001-13536_CSD.pdf

CapSense® デルタシグマのデータシート CSD V 1.50
001-67261 Rev. **
CapSense Sigma Delta
Copyright © 2007-2011 Cypress Semiconductor Corporation. All Rights Reserved.
PSoC® ブロック
リソース
デジタル
API メモリ ( バイト ) 標準値
アナログ
SC
アナログ CT
Flash
ピン （外部
I/O あたり）
RAM
CY8C24x94、CY8CLED0xD、CY8CLED0xG. Flash、RAM、ピンの使用は、センサの数と構成によって変わりま
す。
PRS16 ベースのユー
ザ モジュール (1 セン
サ付き )
3
1
0
951
28
2〜5
PRS8 ベースのユーザ 1
モジュール (1 センサ
付き )
1
0
923
26
2〜5
プリスケーラ付き
2
PRS8 ベース (1 センサ
付き )
1
0
935
26
2〜5
それぞれの追加 CapSense ボタン
-
-
-
2
10
1
5 素子を持つ静電容量 式スライダを使用する
場合は、スタティック
コードと RAM が増加
します。
-
-
584
79
-
それぞれの追加スライ ダ素子
-
-
11
2
1
スライダ ダイプレック スを使用する場合は、
スタティックコードと
RAM が増加します。
-
-
14
-
-
このユーザ モジュールを使用する機能例として完全に設定されたプロジェクトについては、以下を参照
してください。 www.cypress.com/psocexampleprojects
Cypress Semiconductor Corporation
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•
198 Champion Court
•
San Jose, CA 95134-1709
•
408-943-2600
Revised February 4, 2011
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CapSense Sigma Delta
特徴と概要
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
1 ～ 46 個の静電容量式センサをスキャン。
ガラスのオーバーレイが最大 15 mm まで検知可能。
ワイヤベースセンサでは 20 cm の近接検知。
AC メインノイズ、EMC ノイズ、電源電圧変化に対する高耐性。
異なる独立・スライド式静電容量式センサの組み合わせをサポート。
ダイプレックスを使用したスライドセンサの物理的分解能を 2 倍に。
補間法を使用してスライドセンサの分解能を向上。
2 つのスライド センサを使ったタッチパッド サポート。
高抵抗の導電体材料を使った検知サポート (ITO フィルムなど )。
水膜や水滴がある場合にも信頼できる動作を保証するシールド電極サポート。
CSD ウィザードによるセンサとピン割り当てのサポート。
温度、湿度、静電気放電 (ESD) を処理する、統合されたベースライン更新アルゴリズム。
調整が簡単な操作パラメータ。
生データのモニタリングとリアルタイムのパラメータ最適化を行う PC GUI アプリケーションサポー
ト。
CSD ( デルタシグマ変調器を使った静電容量の検知 ) は、デルタシグマ変調器を備えたスイッチド キャ
パシタ手法を使って CapSense® 機能を提供し、検知用スイッチド キャパシタの電流をデジタル コード
に変換します。
Figure 1.
CSD ブロック ダイアグラム
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CapSense Sigma Delta
クイックスタート
1. I2C や LCD など、専用ピンを必要とするユーザ モジュールが使用されている場合、それを選択、配
置します。必要に応じて、ポートやピンを割り当てます。
2. CSD ユーザ モジュールを選択、配置します。
3. Workspace Explorer で CSD ユーザ モジュールを右クリックし、CSD ウィザードを開きます ( ウィ
ザードについては後述します )。
4. 使用するセンサ、スライダ、回転式スライダの数を設定します。
5. 各センサの設定を指定します。
6. ピンおよびグローバル パラメータを設定します。すべてのパラメータの説明を読み、要件とガイド
ラインにしたがってください。
7. アプリケーションを生成し、Application Editor を開きます。
8. 個別のセンサ、スライド式センサ、またはタッチパッドを実装するために必要なサンプルコードを使
用します。
9. I2C-USB ブリッジをターゲット回路板に接続し、信号を確認します。
10. CSD パラメータを変更して設定を最適化し、アプリケーションをリビルドします。
11. PSoC デバイスをプログラムし、モジュール動作を確認します。CSD パラメータを調整し、
「CapSense の信号対ノイズ比の要件」で説明されている 5:1 の SNR 要件を満たしてくださ
い。 AN2403 で説明されている 5:1 の SNR 要件を達成してください。
問題がある場合は、「付録」の 「トラブルシューティング」を参照してください。
機能説明
静電容量式センサのアレイは、独立したセンサ、スライド式センサ、直交スライダ ペアとして実装され
たタッチパッドの組み合わせから構成されます。 ハイレベルの判断ロジックにより、温度、湿度、電源
の電圧変化といった環境要因が補正されます。 浮遊容量を軽減するためのセンサーアレイをシールドす
るシールドエレクトロードが使用できます。これにより、水膜や水滴がある場合でも、安定した動作を
実現します。
ハイレベルのソフトウェア関数により、分解能を上げるため物理的な 2 ヵ所で単一の電気センサを使用
する、スライダのダイプレックスが可能です。 この関数は、物理センサの位置間で、得られたセンサー
位置の補間機能も提供します。
静電容量式センサは、次の物理、電気、ソフトウェア コンポーネントから成ります。
„ 物理コンポーネント
–
物理センサ。通常、絶縁カバー、軟質膜、またはディスプレイ上の透明なオーバーレイを備
え、PSoC に接続された PCB 上に構築される伝導パターンです。
„ 電気コンポーネント
–
センサの容量をデジタル形式に変換する部分。 変換システムは、検知を担うスイッチド キャ
パシタ、デルタシグマ変調器、変調器の出力ビット ストリームを読み取り可能なデジタル形
式に変換する、カウンタベースのデジタル フィルタから構成されます。
„ ソフトウェア
–
検出および補正ソフトウェア アルゴリズムが、カウント値をセンサの検出結果に変換しま
す。
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CapSense Sigma Delta
–
連続的・依存型センサの場合 ( スライダやタッチパッドなど )、API はセンサの物理的ピッチ
よりも高い分解能で位置を補間します。 たとえば、10 個のセンサでボリューム スライダを作
成し、提供されているファームウェアを使用してボリューム レベルを 100 まで拡張すること
ができます。 また、同じ API を使うと、途中から連結しあう 2 つの静電容量式センサを利用
して、その間にある伝導性物体 ( 指など ) の位置を特定することもできます。
静電容量を測定する方法は多数ありますが、このユーザ モジュールで使用されている方法は、スイッチ
ド キャパシタとシグマデルタ変調器を組み合わせるものです。
CSD ユーザ モジュールを初めて使う際は、その前に以下の文書を読むことをお勧めします。
„
„
„
„
„
„
„
„
CapSense のベスト プラクティス – AN2394
CapSense アプリケーションでの信号対雑音比要件 – AN2403
CapSense アプリケーションをデバッグするためのチャート作成ツール – AN2397
PSoC CapSense アプリケーションの EMC 設計における考慮点 – AN2318
容量検知アプリケーションにおける消費電力とスリープの考慮点 – AN2360
PSoC CapSense のレイアウト ガイドライン – AN2292
ユニバーサル非同期トランスミッタのソフトウェア実装 – AN2399
耐水静電容量検知 – AN2398
静電容量の測定
判定ロジックは、ファームウェアに実装されます。ファームウェアは、静電容量測定を分析し、環境要
因による容量のゆっくりした変化を追跡します。また、ボタンのタッチを検出し、スライダの位置を計
算する判定ロジックを実行します。
センサ アレイのスキャン
CY8C24x94 デバイス ファミリは、2 つのアナログ バスを持ちます。 2 つのアナログ バスは互いに接続
されており、すべてのピンでセンサのスキャンが可能となります。 CSD ユーザ モジュールは、内部の
プリチャージ スイッチを使って、クロック信号フェーズ Ph1 でアクティブなセンサを充電し、フェーズ
Ph2 でアナログ バスをセンサに接続します。 デルタシグマ変調器の変調コンデンサとコンパレータの入
力は、アナログ バスに永続的に接続されます。
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CapSense Sigma Delta
ファームウェアは、MUX_CRx レジスタで該当するビットを設定して、センサのスキャンを実行しま
す。
Figure 2.
プリチャージ スイッチと駆動波形を持つアナログ バス
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スライダ
スライダは、漸次的調整を必要とする制御に使用します。たとえば、照明管理 ( 調光装置 )、音量管理、
グラフィック イコライザ、速度制御などがあります。 これらのセンサは互いに、機械的に近接していま
す。1 つのセンサの作動は、物理的に近接するセンサの部分的な作動につながります。スライダの実際
の位置は、作動したセンサ セットの重心位置を計算することによって判断できます。CSD ウィザード
は、特定の順番を持つスライダ グループを設定することで、スライダに対応します。 センサ スライダの
実質的な下限は 5 で、上限は、選択した PSoC デバイスで利用できるセンサ数になります。
Figure 3.
物理的なセンサ位置の順番付け
スライダの半分で強い信号を近接検知すると、残り半分に同レベルの信号を生じますが、結果は分散し
てしまいます。 検知アルゴリズムは、強い近隣信号セットを検索して、スライダ位置を特定します。
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ラジアル スライダ
Figure 4.
指がラジアル スライダに触れる
CSD UM では、リニアおよびラジアルという 2 種類のスライダを利用できます。 ラジアル スライダは、
リニア スライダと似ています。リニア スライダには始点と終点がありますが、ラジアル スライダには
ありません。 スライダに触れると、重心計算アルゴリズムが、スイッチのセンサ数を現在のスイッチの
左右で考慮します。 ラジアル スライダにダイプレックスは対応していません 。
CSD UM には、ラジアル スライダをサポートする 2 つの API 関数があります。 最初の関数
CSD_wGetRadiaPos() は重心位置を返し、2 つ目の関数 CSD_wGetRadialInc() が分解能単位で指のシフ
トを返します。 指が時計回り方向に移動すると、正のオフセットとなります。
基準点 (0) は、最初のセンサの中央に位置しています。 リニア スライダおよびラジアル スライダの分解
能は、3000 に制限されています。
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ダイプレックス
スライダの各 PSoC センサ接続は、スライダ センサのアレイにある 2 つの物理的な位置にマッピングさ
れます。 物理的位置の最初の ( 数字が小さい ) 半分は、CSD ウィザードで設計者が割り当てたポート ピ
ンを使用して、ベース割り当てセンサに連続的にマッピングされます。物理的位置の後の ( 数字が大き
い ) 半分は、ウィザードのアルゴリズムで自動的にマッピングされ、include ファイルにリストされま
す。この順序は、半分内における近隣センサ起動が別の半分の近隣センサ起動を引き起こさないように
設定されます。 この順序の決定と、プリント回路基板へのマッピングは慎重に行ってください。
物理センサ位置の後の半分に対して順序を決める方法は数多くあります。 最も簡単なものは、上半分で
センサを並べ、全ての偶数センサ、全ての奇数センサで指数化する方法です。他の方法では、別の値に
よってセンサを指数化します。このユーザ モジュールで選択された方法は 3 による指数化です。
Figure 5.
3 による指数化
スライダ中のセンサ静電容量は均衡がとれていなければなりません。センサや PCB レイアウトによって
は、一部のセンサ ペアでルートが長くなる可能性があります。 ダイプレックス センサ指数表は、CSD
ウィザードのダイプレックスを選択することによって自動的に作成されます。以下の表に、異なるスラ
イダ セグメント カウントのダイプレックス シーケンスを示します。
異なるスライダ セグメント カウントのダイプレックス シーケンス
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スライダ セ
グメントの
総カウント
セグメント シーケンス
10
0,1,2,3,4,0,3,1,4,2
12
0,1,2,3,4,5,0,3,1,4,2,5
14
0,1,2,3,4,5,6,0,3,6,1,4,2,5
16
0,1,2,3,4,5,6,7,0,3,6,1,4,7,2,5
18
0,1,2,3,4,5,6,7,8,0,3,6,1,4,7,2,5,8
20
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,3,6,9,1,4,7,2,5,8
22
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0,3,6,9,1,4,7,10,2,5,8
24
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,3,6,9,1,4,7,10,2,5,8,11
26
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,0,3,6,9,12,1,4,7,10,2,5,8,11
28
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,0,3,6,9,12,1,4,7,10,13,2,5,8,11
30
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,0,3,6,9,12,1,4,7,10,13,2,5,8,11,14
32
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,0,3,6,9,12,15,1,4,7,10,13,2,5,8,11,14
34
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,0,3,6,9,12,15,1,4,7,10,13,16,2,5,8,11,14
36
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,0,3,6,9,12,15,1,4,7,10,13,16,2,5,8,11,14,17
38
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,0,3,6,9,12,15,18,1,4,7,10,13,16,2,5,8,11,14,17
40
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,0,3,6,9,12,15,18,1,4,7,10,13,16,19,2,5,8,11,14,1
7
42
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,0,3,6,9,12,15,18,1,4,7,10,13,16,19,2,5,8,11,1
4,17,20
44
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,0,3,6,9,12,15,18,21,1,4,7,10,13,16,19,2,5,
8,11,14,17,20
46
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,0,3,6,9,12,15,18,21,1,4,7,10,13,16,19,2
2,2,5,8,11,14,17,20
48
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,0,3,6,9,12,15,18,21,1,4,7,10,13,16,1
9,22,2,5,8,11,14,17,20,23
50
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,0,3,6,9,12,15,18,21,24,1,4,7,10,1
3,16,19,22,2,5,8,11,14,17,20,23
52
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,0,3,6,9,12,15,18,21,24,1,4,7,1
0,13,16,19,22,25,2,5,8,11,14,17,20,23
54
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,0,3,6,9,12,15,18,21,24,1,4,
7,10,13,16,19,22,25,2,5,8,11,14,17,20,23,26
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CapSense Sigma Delta
スライダ セ
グメントの
総カウント
セグメント シーケンス
56
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,0,3,6,9,12,15,18,21,24,
27,1,4,7,10,13,16,19,22,25,2,5,8,11,14,17,20,23,26
58
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,0,3,6,9,12,15,18,21,
2, 27,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,2,5,8,11,14,17,20,23,26
60
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,0,3,6,9,12,15,18,
21,24,27,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29
62
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,0,3,6,9,12,15,
18,21,24,27,30,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29
64
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,0,3,6,9,12,
15,18,21,24,27,30,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29
66
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,0,3,6,9,
12,15,18,21,24,27,30,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32
68
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,0,3,6
, 9,12,15,18,21,24,27,30,33,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32
70
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,0,
3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32
72
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,
35
74
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,2,5,8,11,14,17,20,23,26,
29,32,35
76
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,2,5,8,11,14,17,20,
23,26,29,32,35
78
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,2,5,8,11,14,17,
20,23,26,29,32,35,38
80
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,2,5,8,11,
14,17,20,23,26,29,32,35,38
82
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,2,
5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38
84
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,41,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40
,2, 5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41
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CapSense Sigma Delta
スライダ セ
グメントの
総カウント
セグメント シーケンス
86
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,41,42,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34
,37,40,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41
88
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,41,42,43,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31
,34,37,40,43,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41
90
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,41,42,43,44,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28
,31,34,37,40,43,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44
92
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,3
5,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,1,4,7,10,13,16,19,22
,25,28,31,34,37,40,43,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44
補間とスケーリング
多くの場合、スライド式センサとタッチパッド用のアプリケーションでは、個々のセンサのネイティブ
ピッチよりも高い分解能を得られるように指 ( またはその他の静電容量性物体 ) の位置を特定する必要
があります。 スライド式センサやタッチパッドで指が触れるエリアは、しばしば 1 個のセンサより大き
くなっています。
重心を使用した補間位置の計算では、まずアレイをスキャンして、センサの位置が有効であることを確
認します。ここでは、近隣センサ信号のある番号がノイズ閾値を超えていることが要件となります。 最
も強い信号が見つかったら、その信号と、ノイズ閾値より大きい近隣信号を使用して重心を算出しま
す。重心は ( 通常 )、2 つから 8 つのセンサを使用して、次の数式で計算されます。
Equation 1
通常、計算結果は整数ではありません。 たとえば 12 個のセンサに対して 0 ～ 100 という範囲である場
合、重心を特定の分解能の形で報告するには、計算されたスカラー量を重心に掛けます。1 つの計算で
補間とスケーリングを組み合わせ、その結果を直接、希望のスケールで報告する方が効率的です。 これ
は高レベル API で行う処理です。
スライダセンサ数と分解能は、CSD ウィザードで設定します。 スケーリング値は、ウィザードで計算さ
れ、整数ではない値として保存されます。
重心の分解能の乗数は、3 バイトに含まれ、それぞれのビット定義は以下になります。
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分解能乗数 MSB
ビット
乗数
7
215
6
5
4
3
2
1
0
214
213
212
211
210
29
28
64
32
18
16
8
4
2
1/4
1/8
1/16
1/32
1/64
1/128
1/256
分解能乗数 ISB
乗数
128
分解能乗数 LSB
乗数
1/2
分解能はこの数式を用いて算出されます。
分解能 = ( センサ数 – 1) x 乗数
重心は 24-bit 符号無し整数で保持され、その分解能はセンサ数と乗数の関数です。
フィードバックコンポーネント選択のガイドライン
ユーザ モジュールには、外付け変調コンデンサ Cmod とモジュレータ フィードバック レジスタ Rb が必
要です。 コンデンサは、P0[5]、P0[7] ポート ピンと Vss アースに接続できます。フィードバック レジ
スタ Rb は、ポート ピン P1[1]、P1[5]、P3[1]、P3[5]、P5[1]、P5[5] およびコンデンサ ピンに接続でき
ます。 ピンは、ユーザ モジュールのパラメータ設定により選択されます。 変調器コンポーネントの接続
用に選択されているピンは、これ以外の目的で使用しないでください。
Figure 6.
外部コンポーネントの接続
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変調コンデンサ用に推奨されている値は、4.7 ～ 47.0 nF です。最適な静電容量は、最大 SNR を得るた
めの実験を行うことで決定することができます。 ほとんどの場合、5.6 ～ 10.0 nF の値で良い結果が得ら
れます。 フィードバック レジスタを選択した後で、最良の SNR を得るためには、いくつかのコンデン
サ値で実験してみるとよいでしょう。セラミックのコンデンサを使用するよう強く推奨します。温度静
電容量係数は重要ではありません。 レジスタ値は、総センサ静電容量 Cs によって異なります。 レジス
タ値は、次の条件で選択します。
„ 異なるセンサのタッチの生カウントをモニタする。
„ 選択されたスキャン分解能で、フルスケール値より約 30% 小さい値が最大値になるように抵抗値を
選択する。抵抗値が増えると、Raw カウントは増えます。
標準値は 500Ω 〜 10 kΩ で、センサの静電容量とプリチャージ スイッチの動作周波数によって変わりま
す。CY3214 評価ボードを使用している場合は、2.0kΩ から開始できます。
シールド電極
一部のアプリケーションでは、水膜や水滴がある場合でも動作の信頼性が要求されます。ホワイト ノイ
ズ、車載アプリケーション、様々な産業用アプリケーションなどでは、水、氷、湿度変化があっても誤
動作がない静電容量式センサが必要です。 この場合、別個のシールド電極を使用することができます。
この電極は検知電極の背部または外部に装備します。 水膜がデバイスの絶縁オーバーレイの表面にある
場合、シールドと検知電極のカップリングが増えます。シールド電極は、寄生静電容量の影響を低減
し、検知静電容量の変化の処理をするダイナミックレンジを広げます。
一部のアプリケーションでは、電極間のカップリングを増やして、検知電極の静電容量測定値のタッチ
変化の逆を発生させるため、シールド電極信号と検知電極に対するその相対的位置を適切に選ぶことは
有効です。これにより、ハイレベルソフトウェアの API 作業が簡単になります。 CSD ユーザ モジュー
ルは、別のシールド電極出力に対応しています。
Figure 7.
シールド電極 PCB レイアウト例
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前の図は、ボタンのシールド電極のレイアウト構成例を示しています。シールド電極は、LCD ドライブ
電極のノイズの影響を阻止し、同時に浮遊静電容量を低減するため、透明な ITO タッチバッドデバイス
では特に有用です。
この例では、ボタンはシールド電極平面で覆われています。 代替案として、ボタンの下のプレーンな
ど、PCB の反対側のレイヤに置くことも可能です。 この場合、充填率約 30 ～ 40% で、ハッチパターン
を使用することが推奨されます。 ここでは、グランド プレーンを追加する必要はありません。
水滴がシールドと検知電極の間にある場合、Cpar が増え、変調器の電流が低減することがあります。 実
際のテストでは、変調器の基準電圧は API によって増加でき、水滴による生カウントはゼロに近いか、
わずかにマイナスとなっています。 これは、適切な変調器基準値を選択することによって達成できま
す。
シールド電極は、空いている Row 出力バスのいずれにも接続できます。 Row LUT では、A を選択して
ください。
シールド電極は、迂回可能ないずれの PSoC ピンにも接続できます。 駆動モードを Strong Slow に設定
し、グランド ノイズと輻射を軽減します。 また、スルー制限レジスタも、PSoC デバイスとシールド電
極の間に接続できます。
クロック源
クロック源は、検知コンデンサ上でスイッチの制御に使用されます。ユーザ モジュールは、プリチャー
ジ スイッチのクロック源として、次の 3 つの選択オプションをサポートしています。
„ 16-bit 擬似ランダム系列発生器 (PRS16)
„ 8-bit PRS 源
„ プリスケーラを持つ 8-bit PRS 源
必要な構成は、ユーザ モジュールを最初に選択する際に選択してください。 この選択を後で変更するに
は、[Interconnect View ( 相互接続ビュー )] で CSD ユーザ モジュールのアイコンを右クリックし、[User
Module Selection Options ( ユーザ モジュール選択オプション )] を選択します。
PRS16 構成は、クロック源として PRS16 モジュールを使用します。PRS16 源は、スペクトル拡散を実
現し、外部ノイズ源に対する耐性を提供します。 さらに、拡散スペクトルクロックを使用した設計で
は、電磁放射レベルが低くなります。アプリケーションが EMC/EMI テスト合格を目的としている場合、
または厳しい環境で信頼性の高い動作が要求される場合には、PRS16 構成を推奨します。 以下の表で、
3 つの構成を比較します。
構成
動作周波数
EMC 耐ノイズ性
PRS16
拡散スペクトル。平均は
FIMO/4、ピークは FIMO/2。
高。 高感度ポイントは、PRS シーケンスの繰り返
し周期の倍数と、PRS 基本周波数 FIMO。
PRS8
拡散スペクトル。平均は
FIMO/4、ピークは FIMO/2。
中。 PRS 繰り返し期間が短くなるため、より多く
のポイントで影響を受ける。
プリスケーラを持つ PRS8
調整可能な拡散スペクトル、
平均は
FIMO/8 〜 FIMO/1024、
ピークは
FIMO/4 〜 FIMO/512
中。 PRS 繰り返し期間が短くなるため、より多く
のポイントで影響を受ける。
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変調器のリファレンス源
コンパレータのリファレンス源は、コンパレータのリファレンス電圧を形成するために使用されます。
リファレンス電圧値は、検出感度を決定します。 変調器のリファレンスは、連続時間ブロック内にある
抵抗分圧器を使って形成されます。 リファレンス値は、UM パラメータ、または API の呼び出しで変更
することができます。
DC および AC の電気的特性
Table 1.
電源電圧
パラメータ
最小値
値
標準値
2.7
Table 2.
5.0
最大値
5.25
単位
テスト条件とコメント
V
ノイズ
パラメータa
最小値 標準値 最大値
単位
テスト条件 (Vdd = 3.3V、SysClk = 24
MHz、CPU クロック = 6 MHz、ベー
スライン値 >= 分解能最大値の 70%)
ノイズ値
ピーク - ピーク
0.2
%
( ノイズ値 )/
( ベースライン値 )
分解能 = 16
ノイズ値、
ピーク - ピーク
1
%
( ノイズ値 )/
( ベースライン値 )
分解能 = 14
ノイズ値、
ピーク - ピーク
10
%
( ノイズ値 )/
( ベースライン値 )
分解能 = 10
a. SNR は、スキャン速度が落ち、ベースライン値が増加するにしたがって増えます。
Table 3.
消費電力
電源電圧
最小
値
標準
値
最大
値
単位
テスト条件とコメント
アクティブ電流
10
mA
スキャン中の平均電流、8 センサ
スタンバイ電流
250
μA
スキャン速度 = 超高速、分解能 = 9、100 ms レポートレ
ート、8 センサ
1.6
mA
スキャン速度 = 高速、分解能 = 12、100 ms レポートレー
ト、8 センサ
10
μA
1 s レポート レート、1 センサ
スリープ / ウェイク
電流
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特性グラフ
テスト条件： 分解能は 12 ビットに設定され、データは、CY3214 リビジョン A 評価ボードを使って収
集されました。 詳しくは、注を参照してください。
Figure 8.
異なるスキャン速度、PRS16 構成での電源電圧に対する Raw カウント
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Figure 9.
異なるスキャン速度、PRS8 構成での電源電圧に対する Raw カウント
注 曲線を比較すると、スキャン速度が遅い場合に、Raw カウントの変化が小さくなることがわかりま
す。幅広い電源電圧で安定した動作が必要な用途では、スキャン速度を遅くしてください。
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Figure 10. 異なるスキャン速度、PRS16 構成での温度に対する Raw カウント
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Figure 11. 異なるスキャン速度、PRS8 構成での温度に対する Raw カウント
テスト条件：12-bit 分解能、電源電圧 5.0 V。センサを持つ完成ボード (CY3214 PSoC 評価ボード ) が、
テスト中に温度調整ルームに配置されました。
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Figure 12. Raw カウントステップの変化 (a) と異なる BaselineUpdate 閾値 （Bth）パラメータ値 に対する Raw
カウントと Baseline 値の差 (b)
テスト条件 : 12-bit 分解能、SensorsAutoreset = 有効、センサアレイスキャンとデータ転送時間の合計
は約 2.5 ms。
注 BaselineUpdate 閾値を上げると、差の減衰速度が下がり、最大ボタンタッチ検知時間が長くなりま
す。
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Figure 13. Raw 値ステップの変化 (a) と異なる Raw 値ステップ変化の値に対する Raw 値と Baseline 値の差 (b) 。
テスト条件 : 12-bit 分解能、SensorsAutoreset = 有効、センサアレイスキャンとデータ転送時間の合計
は約 2.5 ms。 パラメータの BaselineUpdate 閾値は 255 に設定。
注 Raw 値ステップ値が大きいと、FingerThreshold-Hysteresis 値以下の差分を小さくする時間が長くか
かるため、センサのオートリセットの間隔が長くなります。
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配置
ユーザ モジュールのブロックは、ユーザ モジュールがインスタンス化されると自動的に配置されます。
他の配置は利用できません。 変調器コンパレータは、ACB01 連続時間ブロックに配置されます。異なる
UM 構成では、1 〜 3 個のデジタル ブロックが使用されます。以下の表に、使用されるデジタルリソース
を示します。
構成
使用されるデジタル ブロック
PRS16
DBB00、DBB01、DCB0
PRS8
DBB00
プリスケーラを持つ PRS8
DBB00。 DBB01
使用されないアナログ ブロックおよびデジタル ブロックは、ほかの目的で利用できます。すべての UM
構成では、ハードウェア デシメータが使用されます。
LCD や I2CHW などの特定のピンを必要とするユーザ モジュールは、CSD ユーザ モジュールのポート
ピン接続を確立する前に配置しなければなりません。 構成の選択は、ウィザードを開いたときに反映さ
れます。
静電容量式センサの接続を配置する場合、P1[0] と P1[1] は避けてください。これらのピンは、そのデバ
イスのプログラミングに使用され、センサの検出感度とノイズに影響を与える過度のルーティング静電
容量を持っている可能性があります。
ウィザード
CSD ウィザードを使って、CapSense ボタン、スライダ、近接検知センサのピン配列を設定します。 ド
ラッグ アンド ドロップ インタフェースを使って、構成を選択し、ボタンとセグメントを割り当てます。
1. ウィザードにアクセスするには、デバイス エディタの Interconnect View で CSD の任意のブロック
を右クリックし、次に [CSD Wizard] (CSD ウィザード ) を左クリックします。
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2. ウィザードが開き、センサの数とスライダセンサの数がボックスに示されます。
ウィザードのピン凡例
·
白 – このピンは CapSense の入力に使用できません。
·
グレー – このピンはロックされています。これには 2 つの原因が考えられます。 その 1 つ目
は、LCD や I2C などの別のユーザ モジュールが、そのピンを使用している場合です。
2 つ目は、ピンの名前がデフォルトから変わった場合です。ピン名をデフォルトに戻
すには、Pinout ビューでそのピンの表示を広げ、Select メニューで Default を選択しま
す。これで、ピンはウィザードで割り当てられるようになりました。
·
オレンジ – このピンは割り当て可能です。
·
グリーン – このピンは CapSense 入力に割り当てられています。
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3. 独立センサ数を入力します。センサ数は、使用できるピン数に制限されています。
4. スライダ数を入力します。
5. 各スライダのセンサ数を入力します。 スライダセンサ中の現実的な最低センサ数は 5 で、最大数はピ
ン数によって制限されます。
6. 出力の分解能を入力します。最低値は 5 です。最大値は、ダイプレックス スライダの場合、( センサ
に使用されるピン数 – 1) x 216 – 1 または (2 x センサに使用されるピン数 – 1) x 216 -1 です。
7. 必要に応じて、ダイプレックスを選択します。これにより、センサ用に選択されたピンを、基板上で
2 倍の数のセンサ位置にマッピングできます。上図では、ダイプレックスセンサの最初の半分だけが
示されています。残りの半分は、前述の 「ダイプレックス」の項での説明の通り、自動的にマッピ
ングされます。 ピン接続に関しては、「ダイプレックス」の項のダイプレックス表を参照してくださ
い。
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8. センサを左クリックし、利用可能なピンにドラッグします。 ポートピンは選択するとグリーンにな
り、使用不可となります。 ポート ピンからセンサをドラッグして外すと、センサ割り当てを変更で
きます。
9. 他のセンサでも同じ操作を繰り返します。
10. 個々のスライダセンサの物理ポートピンへのマッピングは、個々のセンサの場合と同じです。
11. [OK] をクリックしてデータを受け入れ、PSoC Designer に戻ります。
これでセンサの配置が完了しました。デバイス エディタ ウィンドウを右クリックし、[Refresh] ( 再表示
) を選択すると、ピン接続が更新されます。
ユーザ モジュールのパラメータを選択し、アプリケーションを生成します。 必要に応じて、サンプルプ
ロジェクトを使用することもできます。
CSD ウィザードで数値を入力する場合は、まず古い値を削除してから、新しい値を入力してください。
編集ボックスには、カーソルは表示されません。
ピン割り当てを変更するには、割り当てられているピンにカーソルを合わせてクリックし、それをスイ
ッチボックスの外までドラッグ アンド ドロップします。 これでこのピンは割り当てから外され、他に割
り当てることが可能になります。
ウィザードを完了したら、[Generate Application] ( アプリケーションの生成 ) をクリックします。入力し
たセンサ数、ピン割り当て、ダイプレックス、分解能に基づいて、一連の表が生成されます。 これらの
表は CSD_Table.asm に保存されています。
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センサ表
センサ表は各センサに対して 2 バイトのエントリから構成されています。第 1 バイトはポート番号で、
第 2 バイトはそのビットのビットマスクです ( ビット番号ではありません )。 表には、すべての独立した
センサ、次に各センサが順番に列挙されています。次に、10 個のセンサを含む表の例を示します。
CSD_Sensor_Table:
_CSD_Sensor_Table:
dw
0x0001
dw
0x0002
dw
0x0004
dw
0x0008
dw
0x0010
dw
0x0101
dw
0x0102
dw
0x0104
dw
0x0108
dw
0x0110
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
Port
Port
Port
Port
Port
Port
Port
Port
Port
Port
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
Bit
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
この表は CSD_wGetPortPin() ルーチンで使用されます。
グループ表
グループ表は、ボタンセンサやスライダのグループを定義します。 各スライダにつきエントリが 1 つ、
フリーボタンセンサにもエントリが 1 つあります。 最初のエントリは必ずフリーセンサです。各エント
リは 6 バイトです。 第 1 バイトはセンサ表のインデックスです。第 2 バイトはグループ内のセンサ数で
す。第 3 バイトは、スライダがダイプレックスであるかどうかを示します (4 はダイプレックス、0 は非
ダイプレックス )。第 4、第 5、第 6 バイトは固定ポイント乗数で、スライダの計算された重心が乗算さ
れて、CSD ウィザードで望ましい分解能が達成されます。
CSD_1_Group_Table:
_CSD_1_Group_Table:
; Group Table:
;
Origin
Count
db
0x0,
0x5,
db
0x5,
0x5,
Diplex?
0x00,
0x3,
DivBtwSw(wholeMSB, wholeLSB, fractByte)
0x00,
0x00,
0x00 ; Buttons
0x0,
0x0,
0x71 ; Slider 1
ダイプレックス表
ダイプレックス表のスキャンオーダデータは、スライダでダイプレックスされている場合に、グループ
を対象として作成されます。 これ以外の場合は、ラベルが作成されますが、データは存在しません。 こ
の表は、各スライダのセンサマッピングと、各スライダによるそれぞれの表のリファレンスという 2 つ
の部分から構成されています。ここでは、5 つのセンサ スライダを使った典型的な例を示します。
DiplexTable_0:
; This group is not a diplexed slider
DiplexTable_1:
db
0,1,2,3,4,0,3,1,4,2
// 5 switch slider
CSD_1_Diplex_Table:
_CSD_1_Diplex_Table:
db >DiplexTable_0, <DiplexTable_0
db >DiplexTable_1, <DiplexTable_1
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パラメータおよびリソース
指の閾値
この閾値は、各ボタンセンサの状態を判断するために使用します。 1 つでもセンサがアクティブな
場合、bIsAnySensorActive() 関数は 1 を返します。 すべてのセンサがオフの場合、bIsAnySensorActive() 関数は 0 を返します。
指検知閾値は、すべてのセンサとスライダに適用されます。 個々のセンサ ( スライダグループに属
さないセンサ ) では、これらの閾値は変数で、baBtnFThreshold[] アレイで提供されます。 SetDefaultFingerThresholds() 関数を使用すると、閾値をデバイス エディタで設定されているデフォルト
値に設定できます。 個々のセンサの感度を調整するには、各センサの baBtnFThreshold[] 値を変更
します。 ( このバイトアレイのサイズは、個々の実装センサ数と同じです。)
可能な値の範囲は 5 〜 255 です。
ノイズ閾値
個々のセンサでは、この閾値を上回るカウント値は Baseline 値を更新しません。スライダセンサ
では、この閾値を下回るカウント値は重心の計算に加えられません。可能な値は 5 〜 255 です。
BaselineUpdate 閾値
新しい Raw カウント値が現在の Baseline 値を上回っており、その差がノイズ閾値を下回る場合 (
センサの Autoreset パラメータは無効にセットされているとき )、現在の Baseline 値と Raw 値の
差はバケツに集められたように加算されます。 バケツが満杯になると、基準値はある値だけ増分
し、バケツは空になります。 このパラメータは、Baseline 値が増分するためにバケツが達成しなけ
ればならない閾値を設定します。 可能な値は 0 〜 255 です。パラメータ値が大きいときは、
Baseline 値の更新速度を遅くします。より頻繁な Baseline 値の更新が必要なときは、このパラメ
ータを小さくします。
LowBaselineReset
LowBaselineReset パラメータは、NegativeNoiseThreshold パラメータと共に作動します。 サンプ
ルカウント値が (Baseline 値 - NegativeNoiseTreshold) 以下の場合が、ある一定のサンプル数続く
とき、Baseline 値は新しい Raw 値に設定されます。これは基本的に、Baseline 値のリセットが必
要になる、異常に低いサンプル数を数えます。 通常、起動時に finger-on-at-startup （立ち上げ時
に指がある場合）を修正するために使用されます。
センサの Autoreset
このパラメータは、Baseline 値が常時更新されるか、信号差がノイズ閾値より低い場合のみ更新さ
れるかを指定します。 [Enabled] ( 有効 ) にセットされている場合、Baseline 値は常時更新されま
す。この設定は、センサの最大時間を制限します ( 標準的な値は 5 ～ 10 秒 ) が、何もセンサに触
れずに生カウントが突然上がった際に、センサが永続的にオンになるのを妨ぐことができます。こ
の突然の上昇の原因には、大幅な電源電圧の変化、高エネルギー RF ノイズ源、非常に速い温度変
化があります。
パラメータが [Disabled] ( 無効 ) にセットされている場合、Raw 値と Baseline 値の差がノイズ閾値
パラメータを下回る場合にのみ、基準値は更新されます。長期間、センサの状態を維持する必要が
ない限り、このパラメータは [Disabled] にしておきます。
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以下の図は、このパラメータがＢａｓｅｌｉｎｅ値更新に与える影響について示しています。
Figure 14. センサ Autoreset パラメータ
Hysteresis ( ヒステリシス )
ヒステリシスパラメータは、センサが現在動作中であるか否かに応じて、指閾値に数値を足した
り、そこから引いたりします。センサがアクティブでない場合、Difference 値は指閾値＋ヒステリ
シスを上回る必要があります。センサがアクティブの場合、Difference 値は指閾値－ヒステリシス
を下回る必要があります。 これは、デバウンス性と粘着性を指検知アルゴリズムに加えるために使
用されます。 ヒステリシスを伴う閾値は、bIsSensorActive() または bIsAnySensorActive() が呼び出
されたときに評価されます。 センサの状態は、bIsSensorActive() の戻り値または baSnsOnMask[]
アレイを使用してモニタすることができます。 可能な値は 0 〜 255 ですが、指閾値パラメータ設定
よりも低くなければなりません。
適切なハイレベル判定論理パラメータを選択すると、環境要因 ( 温度や湿度の変化など ) を効果的
に補償し、ノイズ信号 (ESD、電源スパイク ) を抑圧し、様々な条件下で信頼できるタッチ検知を
実施できます。
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Debounce ( デバンス )
デバンス パラメータは、センサの動作遷移のためのデバンスカウンタを設定します。センサがイ
ンアクティブからアクティブへ遷移するためには、Difference 値が指閾値＋ヒステリシスを上回る
状態を、指定されたサンプル数以上、続けなければなりません。デバンス数は、API 関数の
bIsSensorActive または bIsAnySensorActive で増分されます。
可能な値は 1 〜 255 です。1 をセットするとデバンスは起こりません。
NegativeNoiseThreshold
NegativeNoiseThreshold パラメータは、マイナスの Difference カウント閾値を追加します。 現在
のＲａｗカウントが Baseline 値を下回り、差分がこの閾値を上回る場合、Baseline 値は更新され
ません。 しかし、LowBaselineReset パラメータで設定されたサンプル数の間、現在の Raw 値が低
い状態で続く場合 ( 差分は閾値より大きい )、Baseline 値はリセットされます。
LowBaselineReset
LowBaselineReset パラメータは、NegativeNoiseThreshold パラメータと共に作動します。 ある一
定のサンプル数で、サンプルカウント値が ( Ｂａｓｅｌｉｎｅ値 - NegativeNoiseTreshold) 以下の
場合、baseline 値は新しいＲａｗ値に設定されます。これは基本的に、Baseline 値リセットが必要
となる異常に低いサンプル数を数えるもので、 通常、finger-on-at-startup （指置き電源投入）のた
めに使用されます。
Scanning Speed ( スキャン速度 )
このパラメータは、センサのスキャン速度に影響を及ぼします。利用可能な選択肢は、Fast ( 高速
)、Normal ( 標準 )、 Slow ( 低速 ) です。スキャン速度が遅いと、次のような利点があります。
„ 優れた SNR
„ 電源変化と温度変化に対する耐性
„ システム割り込みレイテンシの低減、より長い割り込みを処理可能
割り込みレイテンシについては、「警告」セクションを参照してください。
Resolution ( 分解能 )
このパラメータはスキャン分解能をビット数で判断します。 PRS16 構成では、センサは 9 ～ 16 ビ
ットの分解能でスキャンできます。 PRS8 およびプリスケーラを持つ PRS8 構成では、センサは
8、10、12 ビットでのみスキャンできます。ビット数が N の場合、スキャン分解能の最大 Raw 値
は 2N-1 です。
分解能を高くすると、検出感度とタッチ検知の SNR が高くなります。 近接検知用には高分解能を
使用します。 16-bit 分解能、低速スキャンモード、20 cm のワイヤによって、20 cm 以上離れた場
所から手を検知できます。
VCI 分周器の値は、スキャン速度によって異なります。 以下の表に、スキャン速度と VC1 分周器
の関係を示します。
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Table 4.
VC1 分周器の値とスキャン速度
Scanning Speed ( スキャン速度 )
VC1
高速
2
標準
4
低速
8
Table 5.
24 MHz IMO 動作におけるスキャン時間 ( 単位：µs)、スキャン 速度と分解能、PRS16 構成
Scanning Speed ( スキャン速度 )
分解能 ( 単位：ビット )
高速
標準
低速
9
260
510
1030
10
425
850
1710
11
770
1550
3080
12
1470
2940
5840
13
2840
5680
11400
14
5560
11200
22200
15
11100
22000
44000
16
21800
44400
88000
Table 6.
24 MHz IMO 動作、PRS8 構成またはプリスケーラを持つ PRS8 構成における、スキャン時間 ( 単
位：µs) 対スキャン速度と分解能
Scanning Speed ( スキャン速度 )
分解能 ( 単位：ビット )
高速
標準
低速
8
85
130
260
10
130
260
510
12
260
510
1020
注 スキャン時間は、2 つのセンサスキャンの間隔を測定したものです。 この時間には、センサのセ
ットアップ時間、変調器安定化遅延、サンプル変換間隔、データ前処理時間が含まれています。
Modulator Capacitor Pin ( 変調コンデンサ ピン )
このパラメータは、外付け変調コンデンサ (Cmod) を接続するピンを設定します。 利用できるピン
から選択します。
Feedback Resistor Pin ( フィードバック レジスタ ピン )
このパラメータは、外付けフィードバック レジスタ (Rb) を接続するピンを設定します。利用でき
るピンから選択します。フィードバック レジスタ接続では、ISSP プログラミングに問題が発生す
ることがあるため、P1[1] の使用は推奨できません。ヒント： これら一部のピンが、センサ接続の
割り当てなど、その他の目的で使用される場合は、UM パラメータ リストには表示されません。
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Ref Value ( 基準値 )
このパラメータは、コンパレータレファレンス値を設定します。リファレンス値は、内部の抵抗分
圧器から取得されます。ゼロは、最小基準 (1/4 Vdd) に該当します。 8 は、最大値 (3/4 Vdd) に該当
します。 パラメータが大きくなるにつれ、基準電圧は線形的に高くなります。 リファレンス値が高
くなると、検出感度が下がりますが、シールド電極の影響が大きくなります。
センサに静電容量の顕著な差がある設計 ( 異なる面積のセンサなど ) では、API 関数を使い、より
大きい静電キャパシタで、高いリファレンス値を設定して、Raw 値のバランスを取ることができ
ます。
Prescaler Period ( プリスケーラ期間 )
このパラメータは、プリスケーラ期間レジスタを設定し、プリチャージ スイッチ出力周波数を設
定します。このパラメータは、プリスケーラを持つ PRS8 構成でのみ利用できます。プリスケーラ
期間値は、1 〜 255 になります。
最大信号対雑音比 (SNR) を得るための推奨値は 2n-1 です。
„
„
„
„
„
„
„
„
1
3
7
15
31
63
127
255
その他の値を使うと、特に低い分解能と高いスキャン速度の場合に、ノイズが増えます。
PRS Polynomial (PRS 多項 )
このパラメータは、PRS8 構成とプリスケーラを持つ PRS8 構成で、PRS 多項を設定します。次の
2 つのオプションがあります。
„ Short - short polynomial を使うと、SNR が改善されますが、繰り返し期間が短くなるため、デバイス
が外部ノイズ源の影響を受けやすくなります。
„ Long - long polynomial を使うと、SNR が悪くなりますが、デバイスがノイズ信号に影響されにくく
なります。
ShieldElectrodeOut
シールド電極信号源は、空いているデジタル Row バス (Row_0_Output_1 〜 Row_0_Output_3).) の
いずれかから選択できます。各 Row 出力は、3 つのピンのいずれかに出力できます。Row LUT 機
能を A に設定してください。
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アプリケーション プログラミング インタフェース (API)
アプリケーション プログラミング インタフェース (API) 関数は、ハイレベルでモジュールを扱うことが
できるように、ユーザ モジュールの一部として提供されています。 このセクションでは、各関数に対す
るインタフェースを include ファイルによって提供される関連定数とともに示します。
注 ** ここでは、すべてのユーザ モジュール API と同様に、API 関数を呼び出すことで A と X レジスタ
の値は、変更される可能性があります。呼び出し前の A と X の値が必要な場合は、呼び出し元関数で A
と X の値を保存してください。 PSoC Designer のバージョン 1.0 以降では、効率を高めるために、この
「registers are volatile ( レジスタの揮発性 )」ポリシーが選択され、実施されています。C コンパイラ
は、自動的にこの条件で考慮しています。 アセンブリ言語のプログラマは、コードでこのポリシーを考
慮する必要があります。一部のユーザ モジュール API 関数では A と X は変更されないこともあります
が、将来も変更されないという保証はありません。
CSD を初期化し、サンプリングを開始し、CSD を終了するものは用意されています。 すべてのケース
で、モジュールのインスタンス名は次のエントリポイントの CSD 接頭辞と置き換えられます。 誤った
インスタンス名を使用して構文エラーが発生することが頻繁にあります。
API 関数は様々なグローバルアレイに使用されます。そのため、これらのアレイを手動で変更してはな
りません。ただし、デバックの目的でこれらの値を調べることが可能です。たとえば、チャート作成ツ
ールを使用して、アレイの内容を表示することは可能です。 以下にいくつかのグローバルアレイを挙げ
ます。
„
„
„
„
CSD_waSnsBaseline[]
CSD_waSnsResult[]
CSD_waSnsDiff[]
CSD_baSnsOnMask[]
CSD_waSnsBaseline[] – 各センサの Baseline 値データの INT 型アレイです。アレイのサイズはセンサ数
と同等です。CSD_waSnsBaseline[] アレイは以下の関数によって更新されます。
„ CSD_UpdateAllBaselines();
„ CSD_UpdateSensorBaseline();
„ CSD_InitializeBaselines().
CSD_waSnsResult[] – 各センサの Raw データの INT 型アレイです。アレイのサイズはセンサ数と同等
です。CSD_waSnsResult[] データは次の関数によって更新されます。
„ CSD_ScanSensor();
„ CSD_ScanAllSensors().
CSD_waSnsDiff [] – 各センサの Raw データと Baseline 値データの差の INT 型アレイです。 アレイのサ
イズはセンサ数と同等です。
CSD_baSnsOnMask[] – センサのオン・オフの状態 ( ボタンまたはスライダ ) を維持するバイトアレイで
す。CSD_baSnsOnMask[0] は、センサ 0 ～ 7 のマスクされたビットを含んでいます ( センサ 0 はビット
0、センサ 1 はビット 1)。CSD_baSnsOnMask[1] はセンサ 8 ～ 15 のマスクされたビットを含んでいま
す。必要に応じて、同様の方法で、より多くのセンサにも対応できます。 このバイトアレイには、全て
の配置されているセンサの要素が含まれます。 ボタンがオンの場合 1 つのビットの値は 1 で、オフの場
合その値は 0 です。 CSD_baSnsOnMask[] データは、CSD_blsSensorActive(BYTE bSensor) 関数または
CSD_bIsAnySensorActive() ルーチンによって更新されます。
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CSD_Start
説明：
レジスタを初期化し、ユーザ モジュールを開始します。 他のユーザ モジュール関数を呼び出す前
に、この関数を呼び出さなければなりません。
C プロトタイプ：
void CSD_Start()
アセンブリ：
lcall CSD_Start
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
特殊作用：
**
CSD_Stop
説明：
センサスキャンを停止し、内部割り込みを無効にし、CSD_ClearSensors() を呼び出してすべての
センサをリセットして INACTIVE 状態にします。
C プロトタイプ：
void CSD_Stop()
アセンブリ：
lcall CSD_Stop
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
特殊作用：
**
CSD_ScanSensor
説明：
選択されたセンサをスキャンします。各センサは、センサアレイ内で独自の番号を持っています。
この番号は CSD ウィザードによって順番に割り当てられます。 Sw0 は センサ 0、Sw1 はセンサ 1
などのように割り当てられます。
C プロトタイプ：
void CSD_ScanSensor(BYTE bSensor)
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アセンブリ：
mov A, bSensor
lcall CSD_ScanSensor
パラメータ：
A => センサ番号
bSensor - センサ番号
戻り値：
なし
副作用
**
CSD_ScanAllSensors
説明：
各センサインデックスに対して CSD_ScanSensor() を呼び出して、構成済み全センサをスキャン
します。
C プロトタイプ：
void CSD_ScanAllSensors()
アセンブリ：
lcall CSD_ScanAllSensors
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
副作用
**
CSD_UpdateSensorBaseline
説明：
この経時的カウント値は、センサ別に独立して計算され、センサのＢａｓｅｌｉｎｅ値と呼ばれま
す。Ｂａｓｅｌｉｎｅ値はバケツメソッドを用いて更新されます。
バケツメソッドは、次のアルゴリズムを使用します。
1. CSD_UpdateSensorBaseline() が呼び出されるたびに、Raw カウント値を前回のＢａｓｅｌｉｎ
ｅ値から引いて Difference 値を計算します。 この差は CSD_waSnsDiff[] アレイに保存され、表示さ
れます。
2. センサ Autoreset が無効な場合、CSD_UpdateSensorBaseline() が呼び出されるたびに、Difference 値をノイズ閾値と比較します。差がノイズ閾値より小さい場合、仮想バケツに入れられま
す。差がノイズ閾値より大きい場合、バケツは更新されません。センサ Autoreset が有効な場合、
ノイズ閾値パラメータに関わらず、差分は仮想バケツに集積されます。
3. 仮想バケツで集積された Difference カウントが BaselineUpdateThreshold に達すると、Ｂａｓｅ
ｌｉｎｅ値は 1 増分され、バケツは 0 にリセットされます。
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4. Difference カウントがノイズ閾値より小さい場合、waSnsDiff[] アレイに保持されている値が 0 に
リセットされます。 従って、このアレイには 0 より大きく NoiseThreshold より小さい値を持つ成
分は含まれません。
C プロトタイプ：
void CSD_UpdateSensorBaseline(BYTE bSensor)
アセンブリ：
mov
A,
bSensor
lcall CSD_UpdateSensorBaseline
パラメータ :
A => センサ番号
bSensor - センサ番号
戻り値：
なし
特殊作用：
**
CSD_UpdateAllBaselines
説明：
CSD_bUpdateSensorBaseline() 関数を使用して、すべてのセンサのＢａｓｅｌｉｎｅ値を更新し
ます。
C プロトタイプ：
void CSD_UpdateAllBaselines()
アセンブリ：
call CSD_UpdateAllBaselines
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_bIsSensorActive
説明：
センサの Difference カウントアレイを確認し、指閾値と比較します。 ここではヒステリシスを考慮
します。 ヒステリシス値は、センサが現在オンであるか否かに基づいて、指閾値を足したり引いた
りします。アクティブ時の場合、閾値は下げられます。アクティブ時でない場合、閾値は上げられ
ます。 この関数は、CSD_baSnsOnMask[] アレイでセンサのビットを更新します。
C プロトタイプ：
BYTE CSD_bIsSensorActive(BYTE bSensor)
Document Number: 001-67261 Rev. **
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アセンブリ：
mov A, bSensor
call CSD_bIsSensorActive
パラメータ：
bSensor - センサ番号
bSensor A => センサ番号
戻り値：
戻り値は、アクティブ時の場合 1 で、アクティブでない場合は 0 です。
A => 1 – 選択されたセンサがアクティブ。0 – 選択されたセンサがアクティブではない。
副作用：
**
CSD_bIsAnySensorActive
説明：
全センサのＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅカウントアレイを確認し、指閾値と比較します。 各センサについ
て CSD_bIsSensorActive() を呼び出し、CSD_baSnsOnMask[] アレイが関数呼び出し後に最新の状
態であるようにします。
C プロトタイプ：
BYTE CSD_bIsAnySensorActive()
アセンブリ：
lcall CSD_bIsAnySensorActive
パラメータ：
なし
戻り値：
戻り値は、アクティブの場合 1 で、アクティブでない場合は 0 です。
A => 1 – 1 つ以上のセンサがアクティブ。0 – アクティブのセンサなし。
副作用：
**
CSD_wGetCentroidPos
説明：
重心計算のため、Difference アレイを確認。 1 が存在する場合、オフセットと長さが一時変数に保
存され、重心位置が CSD ウィザードで指定された分解能で計算されます。この関数は、スライダ
が CSD ウィザードで指定されている場合のみ利用できます。
C プロトタイプ：
WORD CSD_wGetCentroidPos(BYTE bSnsGroup)
アセンブリ：
mov A, bSnsGroup
lcall CSD_wGetCentroidPos
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パラメータ：
bSnsGroup - センサ グループ
個別のセンサ グループではセンサ グループ = 0
最初のスライダ グループではセンサ グループ = 1
2 つ目のスライダ グループではセンサ グループ = 2
bSnsGroup A => グループ番号
このパラメータは、スライダとして使用されるセンサグループへのレファレンスです。グループ 0
はボタン用です。スライダはグループ 1 以降に含まれています。
戻り値：
スライダの位置値は LSB は A に、MSB は X にあります。
副作用：
このルーチンは、ノイズ閾値を引くことによって Difference カウントを調整します。 マイナスの
Difference 値となることを避けるために、各スキャン後一度だけ呼び出します。Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｃｅカウント信号をモニターするアプリケーションの場合、Difference カウントデータ転送後にこ
のルーチンを呼び出します。
スライダセンサが 1 つでも動作中の場合、関数はゼロから CSD ウィザードで設定された分解能値
までを返します。アクティブのセンサがない場合、関数は –1 (FFFFh) を返します。 重心 / ダイプレ
ックスアルゴリズムの実行中にエラーが発生した場合、関数は –1 (FFFFh) を返します。必要に応
じて、CSD_blsSensorActive() ルーチンを使用してタッチされたスライダセグメントを判定できま
す。
注 スライダセグメント上のノイズカウントがノイズ閾値より大きい場合、このサブルーチンは正
しくない重心結果を示すことがあります。 ノイズで正しくない重心結果が生じないように、ノイズ
閾値は慎重に設定します ( ノイズレベルを超える高さ )。
CSD_wGetRadialPos
説明：
Difference アレイを確認し、重心を探します。1 つ存在する場合、重心位置を CSD ウィザードに指
定された分解能に計算します。この関数は、CSD ウィザードで指定されているラジアル スライダ
の場合のみ利用できます。
C プロトタイプ：
WORD CSD_wGetRadialPos(BYTE bSnsGroup)
アセンブリ：
mov A, bSnsGroup
call CSD_wGetRadialPos
パラメータ：
bSnsGroup A => グループ番号
このパラメータは、使用中のラジアルスライダの数です。この番号は、ラジアル スライダ値の左
にある CSD UM ウィザードを通して得ることができます ( たとえば s2 の場合、ラジアル スライダ
番号は 2)。
戻り値：
ラジアル スライダの位置の値は LSB は A、MSB は X です。
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副作用：
マイナスの Difference 値と Baseline 値の更新を避けるために、各スキャン後一度だけ呼び出しま
す。Difference カウント信号をモニターするアプリケーションの場合、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅカウ
ントデータ転送後にこのルーチンを呼び出します。
スライダセンサが 1 つでもアクティブの場合、関数はゼロから CSD ウィザードで設定された分解
能値までを返します。 アクティブのセンサがない場合、関数は –1 (FFFFh) を返します。
注 スライダセグメント上のノイズカウントがノイズ閾値より大きい場合、このサブルーチンは正
しくない重心結果を示すことがあります。 ノイズが正しくない重心結果を生じないように、ノイズ
閾値は慎重に設定します ( ノイズレベルを超える高さ )。
CSD_wGetRadialInc
説明：
実際の指シフトを返します。これは現在と前回の指位置の差です。 この関数は
CSD_wGetRadialPos() とともに機能し、後者が生成したデータを利用します ( データは内部変数
に保存されます )。
C プロトタイプ：
WORD CSD_wGetRadialInc(BYTE bSnsGroup)
アセンブリ：
mov A, bSnsGroup
call CSD_wGetRadialInc
パラメータ：
bSnsGroup A => グループ番号
このパラメータは、使用中のラジアル スライダの数です。この番号は、ラジアル スライダ値の左
にある CSD UM ウィザードを通して得ることができます ( たとえば s2 の場合、ラジアル スライダ
番号は 2)。
戻り値：
指シフト値。時計回りはプラス、反時計周りはマイナス。LSB は A、MSB は X。
指シフト値は現在と前回の指位置の差です。前回スキャンの間にタッチがなかった場合 ( 前回
CSD_wGetRadialPos() が 1 (FFFFh) を返した )、または今回タッチがない場合 ( 今回
CSD_wGetRadialPos() が -1 (FFFFh) を返した )。
副作用：
このルーチンは CSD_wGetRadialPos() API の後に呼び出されなければなりません。 これは、
CSD_wGetRadialPos(). によってセットされる内部データ CSD_waSliderPrevPos と
CSD_waSliderCurrPos を使用するためです。
CSD_InitializeSensorBaseline
説明：
選択されたセンサをスキャンして、初期値を伴う CSD_waSnsBaseline[bSensor] アレイを読み込
みます。 Raw カウント値は、選択されたセンサのＢａｓｅｌｉｎｅ値の配列エレメントにコピー
されます。この関数は、個々のセンサの Baseline 値をリセットするために使用されます。
C プロトタイプ：
void CSD_InitializeSensorBaseline(BYTE bSensor)
Document Number: 001-67261 Rev. **
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アセンブリ：
mov A, bSensor
lcall CSD_InitializeSensorBaseline
パラメータ：
bSensor - センサ番号
A => センサ番号
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_InitializeBaselines
説明：
各センサをスキャンして、初期値を CSD_waSnsBaseline[] アレイを読み込みます。Raw カウント
値は各センサの Baseline 値アレイにコピーされます。
C プロトタイプ：
void CSD_InitializeBaselines()
アセンブリ：
lcall CSD_InitializeBaselines
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_SetDefaultFingerThresholds
説明：
FingerThreshold パラメータ値を CSD_baBtnFThreshold[] アレイを読み込みます。
CSD_baBtnFThreshold[] アレイがカスタム値を手動で読み込まれていない場合、この関数はスキャ
ン前に呼び出さなければなりません。
C プロトタイプ：
void CSD_SetDefaultFingerThresholds()
アセンブリ：
lcall CSD_SetDefaultFingerThresholds
パラメータ：
なし
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戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_SetScanMode
説明：
スキャン速度と分解能を設定します。この関数を実行時に呼び出し、スキャン速度と分解能を変更
することができます。 関数は、ユーザ モジュールのパラメータ設定を上書きします。異なるスキ
ャン速度と分解能でスキャンする必要のあるセンサがある場合、この関数は効果的です。例として
は、通常のボタンと近接検出などが挙げられます。通常のボタンは 9-bit 分解能、300 μs スキャン
速度でスキャンできます。 近接検知では、長い範囲の検知を実行するために、16-bit の分解能と 12
ms 以上のスキャン時間が使用されることもあります。この関数は CSD_ScanSensor() 関数ととも
に使用できます。
C プロトタイプ：
void CSD_SetScanMode(BYTE bSpeed, BYTE bResolution)
アセンブリ：
mov
A, bSpeed
mov
X, bResolution
lcall
CSD_SetScanMode
パラメータ：
bSpeed - 0 〜 3 のスキャン速度コード
bResolution - 分解能 [9..14]
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_SetRefValue
説明：
スキャンのリファレンス値を設定します。 リファレンスがアナログ変調器 ( 基準パラメータの
ASE11) または外部からのフィルタされた PWM/PRSPWM 信号から供給される場合にのみ有効で
す。許可されている値は 0..8 です。 値 0 は、最大感度をもたらす最小リファレンス電圧になりま
す。値 8 は、最大リファレンス電圧を設定し、感度が低くなります。この関数は
CSD_ScanSensor(). とともに使用できます。
C プロトタイプ：
void CSD_SetRefValue(BYTE bRefValue)
アセンブリ：
mov
A, bRefValue
lcall
CSD_SetRefValue
Document Number: 001-67261 Rev. **
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パラメータ：
bRefValue - スキャンのリファレンス値を設定します。 許可されている値は 0..8 です。
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_ClearSensors
説明：
各センサに対して CSD_wGetPortPin() と CSD_DisableSensor() を連続的に呼び出すことにより、
すべてのセンサを非サンプリング状態にクリアします。
C プロトタイプ：
void CSD_ClearSensors()
アセンブリ：
lcall CSD_ClearSensors
パラメータ：
なし
戻り値：
なし
副作用：
**
CSD_wReadSensor
説明：
A (LSB) と X (MSB) で主要な Raw スキャン値を返します。
C プロトタイプ：
WORD CSD_wReadSensor(BYTE bSensor)
アセンブリ：
mov A, bSensor
lcall CSD_wReadSensor
パラメータ：
bSensor - センサ番号
A => センサ番号
戻り値：
センサのスキャンです。A では LSB、X では MSB。
副作用：
**
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
CSD_wGetPortPin
説明：
特定のセンサのポート番号とピンマスクを返します。 渡されたパラメータは、
CSD_Sensor_Table[]. からのデータをインデックスし、選択します。戻り値は、
CSD_EnableSensor()、CSD_DisableSensor(). へと渡すことができます。
C プロトタイプ：
WORD CSD_wGetPortPin(BYTE bSensor)
アセンブリ：
mov A, bSensor
lcall
CSD_wGetPortPin
パラメータ：
bSensorNumber – 範囲は 0 ～ (n – 1) です。ここで n は、CSD ウィザードにセットされたセンサ数
とスライダに含まれているセンサ数の合計です。センサ番号は、選択されたアクティブなセンサの
ポートとビットマスクを判定するために、CSD_wGetPortPin() によって使用されます。
戻り値：
A =>
センサのビットマスク
X =>
ポート番号
副作用：
**
CSD_EnableSensor
説明：
次の測定サイクルで測定するために選択されたセンサを構成します。ポートとセンサは、
CSD_wGetPortPin() 関数を使用して選択できます。このとき、ポート番号とセンサビットマスクは
それぞれ X と A に読み込まれています。選択されたポートとピンを Analog High Z ( アナログ高 Z)
モードにし、正しい Analog Mux Bus ( アナログ多重化バス ) 入力を可能にするために、駆動モード
を調整します。 これによりコンパレータ機能も有効になります。
C プロトタイプ：
void CSD_EnableSensor(BYTE bMask, BYTE bPort)
アセンブリ：
mov X, bPort
mov A, bMask
lcall CSD_EnableSensor
パラメータ：
A =>
X
センサのビットマスク
=> ポート番号
bSensorMask - 任意のセンサのビットマスク
bPort - 任意のキーのポート番号
戻り値：
なし
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
副作用：
**
CSD_DisableSensor
説明：
CSD_wGetPortPin() 関数により選択されたセンサを無効にします。駆動モードは、Strong (001) に
変更され、ゼロにセットされます。 これにより、センサが効果的にグランド接続されます。 ポート
ピンから AnalogMuxBus までの接続はオフになります。 この関数パラメータは、
CSD_wGetPortPin() 関数により返されます。
C プロトタイプ：
void CSD_DisableSensor(BYTE bMask, BYTE bPort)
アセンブリ：
mov X, bPort
mov A, bMask
lcall CSD_DisableSensor
パラメータ：
A =>
X
センサのビットマスク
=> ポート番号
bSensorMask - 任意のセンサのビットマスク
bPort - 任意のキーのポート番号
戻り値：
なし
副作用：
**
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
ファームウェア ソースコードの例
例 1 このコードは、ユーザ モジュールを開始し、センサを連続的にスキャンします。 通信セクション
は、PC チャート作成ツールに値を転送するために使用できます。
//-----------------------------------------------------------------------// Sample C code for the CSD module
// Scanning all sensors continuously
//-----------------------------------------------------------------------#include <m8c.h>
#include "PSoCAPI.h"
// part specific constants and macros
// PSoC API definitions for all User Modules
void main(void)
{
M8C_EnableGInt;
CSD_Start();
CSD_InitializeBaselines() ; //scan all sensors first time, init baseline
CSD_SetDefaultFingerThresholds() ;
//
// Loop Forever
//
while (1) {
CSD_ScanAllSensors(); //scan all sensors in array (buttons and sliders)
CSD_UpdateAllBaselines(); //Update all baseline levels;
//detect if any sensor is pressed
if(CSD_bIsAnySensorActive()){
// Add user code here to proceed the sensor touching
}
//
//
//
//
//
//
//
now we are ready to send all status variables to chart program
communication here
OUTPUT
OUTPUT
OUTPUT
OUTPUT
CSD_waSnsResult[x] <- Raw Counts
CSD_waSnsDiff[x] <- Difference
CSD_waSnsBaseline[x] <- Baseline
CSD_baSnsOnMask[x] <- Sensor On/Off
}
}
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
例 2 次のコードは、複数のセンサを並列に接続し、CSD_ScanSensor() 関数を呼び出すことによって、
それらを同時にスキャンしています。このサンプルは、タッチがあったセンサを区別することなくセン
サのタッチを検知する必要がある場合に有用です。これは、デバイスウェークアップ検知と、バッテリ
のエネルギーを節約するためのスキャン時間の短縮に利用できます。ウェイクアップタッチを 1 件検知
した後は、各センサを従来型の個別スキャンに戻すことができます。
//-----------------------------------------------------------------------// Sample C code for the CSD module
// Scan several sensors in parallel
//-----------------------------------------------------------------------#include <m8c.h>
#include "PSoCAPI.h"
// part specific constants and macros
// PSoC API definitions for all User Modules
void main(void)
{
M8C_EnableGInt;
CSD_Start();
CSD_SetDefaultFingerThresholds();
// Enable the sensor connected to P1[4]
CSD_EnableSensor(0x10, 1);
// Enable the sensor connected to P1[6]
CSD_EnableSensor(0x40, 1);
// Enable the sensor connected to P3[0]
CSD_EnableSensor(0x01, 3);
// Initialize baseline for sensor number "3"
CSD_InitializeSensorBaseline(3);
while (1) {
// Scan continuously sensor number "3" which is connected
//in parallel to the enabled above sensors
CSD_ScanSensor(3);
CSD_UpdateSensorBaseline(3);
if(CSD_bIsSensorActive(3)){
// Add user code here to proceed the buttons pressing
}
}
}
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
例 3 次の例は、CSD_SetScanMode() 関数を使用して異なるスキャンパラメータを用いる異なるセンサ
をスキャンしています。ボタンタッチ検知と近接検知を実行する必要がある場合に有用です。 ボタンは
スキャン時間を短縮するために低分解能でスキャンし、近接検知は最大感度を実現するために高分解能
でスキャンします。 近接検知スキャンの頻度を下げ、ボタンタッチが検知されない場合にのみ、このコ
ードを採用することもできます。
//-----------------------------------------------------------------------// Sample C code for the CSD module
// Scanning sensors with different scanning speed and resolution
//-----------------------------------------------------------------------#include <m8c.h>
#include "PSoCAPI.h"
// part specific constants and macros
// PSoC API definitions for all User Modules
void main(void)
{
M8C_EnableGInt;
CSD_Start();
CSD_SetDefaultFingerThresholds();
// Set Fast, 9-bit resolution mode for baseline calculations
CSD_SetScanMode(1, 9);
// Initialize baselines for all of the sensors which operate in
// Fast mode and 9-bit resolution
CSD_InitializeSensorBaseline(0);
CSD_InitializeSensorBaseline(1);
CSD_InitializeSensorBaseline(2);
// Set Slow, 14-bit resolution mode for baseline calculations
CSD_SetScanMode(3, 14);
// Initialize baselines for all of the sensors which operate in
// Slow mode and 14-bit resolution
CSD_InitializeSensorBaseline(3);
while (1) {
// Set Fast, 9-bit resolution mode for the following buttons
CSD_SetScanMode(1, 9);
// Scan sensor number "0"
CSD_ScanSensor(0);
// Scan sensor number "1"
CSD_ScanSensor(1);
// Scan sensor number "2"
CSD_ScanSensor(2);
// Set Slow, 14-bit resolution mode for the following sensor
CSD_SetScanMode(3, 14);
// Scan sensor number "3"
CSD_ScanSensor(3);
CSD_UpdateAllBaselines();
//detect if any sensor is pressed
if(CSD_bIsAnySensorActive()){
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
// Add user code here to proceed the buttons pressing
}
}
}
例 4 次の例は、各センサについて異なる指閾値レベルを設定する能力を示しています。異なるセンサが
異なる場所に配置されており、一部のセンサが他のセンサより検出感度が高い場合に有効です。
//-----------------------------------------------------------------------// Sample C code for the CSD module
// Set individual finger threshold parameter for each sensor
//-----------------------------------------------------------------------#include <m8c.h>
#include "PSoCAPI.h"
// part specific constants and macros
// PSoC API definitions for all User Modules
void main(void)
{
M8C_EnableGInt;
CSD_Start();
CSD_InitializeBaselines();
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[0] = 10;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[1] = 20;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[2] = 30;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[3] = 40;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[4] = 50;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[5] = 255;
// set finger threshold for sensor
CSD_baBtnFThreshold[6] = 200;
"0"
"1"
"2"
"3"
"4"
"5"
"6"
while (1) {
// Scan continuously all sensors
CSD_ScanAllSensors();
CSD_UpdateAllBaselines();
//detect if any sensor is pressed
if(CSD_bIsAnySensorActive()){
// Add user code here to proceed the buttons pressing
}
}
}
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
設定レジスタ
Table 7.
ブロック CMP、レジスタ： 制御 0
ビット
値
7
0
Table 8.
0
5
1
4
1
3
1
2
0
1
1
0
0
ブロック CMP、レジスタ： 制御 1
ビット
値
6
7
0
6
0
5
1
4
0
3
0
2
0
1
0
0
1
レジスタ PRS8 構成
Table 9.
ブロック CMP、レジスタ： 制御 2
ビット
値
7
0
Table 10.
7
0
Table 11.
値
7
Table 15.
Table 16.
4
5
6
7
0
1
0
0
0
3
0
2
0
1
0
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS、レジスタ： 関数
7
0
6
1
5
1
4
0
3
1
2
0
1
1
0
0
ブロック PRS、レジスタ： Input ( 入力 )
モード / ビ
ット
値
2
ブロック PRS、レジスタ： シード
ビット
値
0
0
0
0
0
Table 14.
6
7
モード / ビ
ット
値
5
0
0
0
Table 13.
0
3
ブロック PRS、レジスタ： 多項
ビット
値
6
0
0
Table 12.
0
4
ブロック PRS、レジスタ： 制御
ビット
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS、レジスタ： Output ( 出力 )
モード / ビ
ット
値
1
5
ブロック CMP、レジスタ： 制御 3
ビット
値
6
7
1
6
1
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5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
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CapSense Sigma Delta
Table 17.
ブロック CMP、レジスタ： 制御 0
ビット
値
7
0
Table 18.
0
5
1
4
1
3
1
2
0
1
1
0
0
ブロック CMP、レジスタ： 制御 1
ビット
値
6
7
0
6
0
5
1
4
0
3
0
2
0
1
0
0
1
レジスタ PRS16 構成
Table 19.
ブロック CMP、レジスタ： 制御 2
ビット
値
7
0
Table 20.
7
0
Table 21.
値
7
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
0
0
1
0
0
0
2
0
1
0
0
0
3
0
2
0
1
0
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： 多項
7
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： シード
7
0
Table 27.
4
5
6
7
モード / ビ
ット
値
3
0
0
0
0
0
Table 26.
0
1
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： 制御
ビット
値
4
5
6
7
0
Table 25.
2
ブロック CNT、レジスタ： 比較
ビット
値
0
0
0
0
0
Table 24.
6
7
ビット
値
5
0
0
0
Table 23.
0
3
ブロック CNT、レジスタ： Period ( 期間 )
ビット
値
6
0
0
Table 22.
0
4
ブロック CNT、レジスタ： 制御
ビット
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： 制御
ビット
値
1
5
ブロック CMP、レジスタ： 制御 3
ビット
値
6
7
0
6
0
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5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
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[+] Feedback
CapSense Sigma Delta
Table 28.
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： 多項
ビット
値
7
0
Table 29.
7
0
Table 30.
値
7
Table 37.
Table 38.
2
3
4
5
6
7
0
1
0
0
0
2
0
1
0
0
1
3
0
2
1
1
1
0
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
5
0
4
0
3
1
2
0
1
1
0
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： Output ( 出力 )
7
6
1
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： 関数
7
0
6
1
5
1
4
0
3
1
2
0
1
1
0
0
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： Input ( 入力 )
モード / ビ
ット
値
0
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： Input ( 入力 )
ビット
値
0
0
0
1
0
0
1
Table 36.
4
5
6
7
モード / ビ
ット
値
3
0
0
0
1
0
Table 35.
0
1
ブロック PRS16_LSB、レジスタ： 関数
モード / ビ
ット
値
4
5
6
7
0
Table 34.
2
ブロック CNT、レジスタ： Output ( 出力 )
ビット
値
0
0
1
0
0
Table 33.
6
7
モード / ビ
ット
値
5
0
0
0
Table 32.
0
3
ブロック CNT、レジスタ： Input ( 入力 )
モード / ビ
ット
値
6
0
0
Table 31.
0
4
ブロック CNT、レジスタ： 関数
ビット
7
0
6
0
5
1
4
1
3
0
2
0
1
0
0
0
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： Output ( 出力 )
モード / ビ
ット
値
0
5
ブロック PRS16_MSB、レジスタ： シード
ビット
値
6
7
1
6
1
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5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
0
0
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[+] Feedback
CapSense Sigma Delta
付録
ここからのセクションには、ユーザ モジュールデータシートに通常含まれている以外の情報が記載され
ています。これらの詳細情報は、ユーザによる CapSense アプリケーションの設計を支援するために、
サイプレスのエンジニアが開発したものです。 情報の一部は、将来のアプリケーションノートに組み込
まれる可能性もあります。
CSD パラメータのインタラクション
以下の図は、baseline 値の更新と判定論理演算を示しており、最適なパフォーマンスを実現するための
UM パラメータの設定方法を理解するうえで役立ちます。最初の図は、Sensors Autoreset パラメータが
[Disabled] ( 無効 ) に設定されている場合のシステム動作を示しています。 2 番目の図は、Sensors
Autoreset パラメータが [Enabled] ( 有効 ) に設定されている場合を示しています。指閾値、ノイズ閾値、
ヒステリシス、ネガティブノイズ閾値が、Difference 値の信号とともに示されています (Raw カウント –
Baseline)。データは、システム動作を実演する人工的なテストで、低速と高速のＲａｗカウント変化の
際に収集されました。低速の変化は温度や湿度の変化などによって、また高速の変化はセンサタッチ、
ESD イベント、または強い RF フィールドの影響などによって発生します。
Figure 15. Sensors Autoreset が無効に設定されている Raw カウント、Baseline 値、Difference の信号変化の例
湿度や気温の変化により、Baseline 値レベルに近い Raw カウントは t0 で次第に速度を落とし始めます。
2 つの連続した変換の間に起きるＲａｗカウントの変化は NegativeNoiseThreshold パラメータを上回ら
ないため ( 絶対値 )、Raw カウントの最小値をトラッキングし、Raw カウント信号のうち低い値を維持
することにより、Baseline 値は更新されます。
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
t1 でＲａｗカウントは大幅に落下し、マイナスの差が NegativeNoiseThreshold を超えます。この状況
は、指がセンサに接触しているときにデバイスの電源がオンになり、ある程度時間が経ってから指を離
した場合に発生します。このとき、基準値更新のメカニズムが停止し、内部のタイムアウトカウンタが
起動します。 Ｂａｓｅｌｉｎｅ値は、LowBaselineReset のサンプル数の間、Difference 信号が
NegativeNoiseThreshold を下回ったときにリセットされます。 この状況は t2 で起きます。
2 番目に大きなマイナスの Difference 信号スパイクは、t3 で発生します。このスパイクが発生する原因
は ESD イベントなどです。サンプルカウント中のスパイクが LowBaselineReset パラメータを下回るた
め、Baseline 値は待機状態となり、スパイクはフィルタにかけられます。これにより、正しくない
Baseline リセットと、その結果である正しくないタッチ検知を防ぐことができます。
センサは t4 でタッチされています。 Difference 信号が FingerThreshold + ヒステリシス値を超えている
場合、内部デバンスカウンタが起動します。信号がこの値をデバンスサンプル以上に超えると、センサ
の状態がオンにセットされます。 これは t5 で起きます。 Difference 信号が t7 で FingerThreshold + ヒス
テリシスレベルを下回ると、センサの状態はすぐにオフに戻ります。t9 の短く正側のスパイクは、デバ
ンスカウンタでフィルタされます。これは、サンプルユニットにおけるスパイク期間がデバンス値を超
えないためです。
生カウントは、t7 と t10 の間、ゆっくりと上昇します。 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ信号が NoiseThreshold を
下回っている場合、バケツアルゴリズムを用いて Baseline 値を更新します (SensorsAutoreset は
Disabled ( 無効 ) に設定 )。Ｄｉｉｆｆｅｒｅｎｃｅ信号はドリフトレートに比例します。
BaselineUpdate 閾値パラメータを用いて Baseline 値更新の速度を制御することができます。 パラメー
タ値が低いと、Baseline 値更新速度が速くなります。
Figure 16. SensorsAutoreset が有効に設定されているＲａｗカウント、Baseline 値、Difference 信号変化の例
Document Number: 001-67261 Rev. **
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CapSense Sigma Delta
上の図のシステム動作は、前述のケースの動作に似ていますが、以下のような違いがあります。
„ センサがタッチされている間は、動作中のＢａｓｅｌｉｎｅ更新アルゴリズムによって、タッチ時
間が短縮されます (t6)。
„ 指を離すと、タッチ検知を短時間阻止している LowBaselineReset サンプル (t8) 後に、Ｂａｓｅｌｉ
ｎｅ値がリセットされます。 これは、もう 1 つのデバンス メカニズムとして機能します。
CSD のステップ バイ ステップ調整ガイド
静電容量の検知では、検知電極で最適なパラメータを設定することが重要です。 この設定に影響する変
数は、以下のとおりです。
„
„
„
„
電極の寸法
オーバーレイの厚さと誘電率
PSoC デバイスへの電極接続抵抗
以下のような、最終的な使用条件
„
„
„
„
„
電源の存在
温度
湿度
水分の存在
ESD、EMC、EMI の要件
さまざまなタスク ( 耐水操作、高抵抗素材を使った検知、近接検知、厚いオーバーレイを通した操作、
認定テストに合格するための推奨事項など ) でのベスト プラクティスは、アプリケーション ノートで別
途説明します。
ここではテスト サンプルとして、CY3214 ボードを使った典型的な CapSense の用途で、ユーザ モジュ
ールを設定する際の基本的なガイドラインを示します。検知ゾーンは、2 mm のプラスチック オーバー
レイでカバーされています。 CSD ユーザ モジュールのパラメータは、以降のステップで設定します。
1. ターゲット ボードを準備します。 ターゲット アプリケーションの PCB を組み立て、オーバーレイを
それに固定します。 この固定には、接着剤や特殊粘着テープを使用します。感度が著しく下がり、
タッチで不明瞭なシフトが発生して誤ったボタン トリガが発生するため、PCB とオーバーレイ間に
空気が入らないように注意してください。
2. データをモニタする、リアルタイムのモニタリング ツールを設定します。 CSD のコンフィグレーシ
ョン時には、1 つ以上のデータ シリーズをリアルタイムで監視できる PC チャート作成ツールを使
用してください。ユーザ モジュールの調整時には、Raw カウント、Baseline 値、Difference 値を監
視する必要があります。これには、I2C-USB ブリッジを使用することが可能です。本テストでは、
生カウント データのモニタにこれを使用しました。また、USBUART ユーザ モジュールを使用し
て、エミュレートしたシリアル ポートからデバッグ情報を送信する方法もあります。LCD やその他
の数値ディスプレイは表示が遅く、動的なデータの変化を視覚化できないため、カウントのモニタ
には使用しないでください。
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3. 初期構成を設定します。 この構成では、16-bit PRS を使用します。 次のパラメータが、テスト前に
PSoC Designer で設定されました。
4. CSD ウィザードでセンサ ピンを割り当てます ( スキャン用にセンサ P5[7]、P3[7]、P3[6] を割り当て
)。
5. アプリケーションとサンプル コードを生成します。
6. チャート作成ツールを使ってセンサの Raw カウントをモニタし、ユーザ モジュール動作しているこ
とを確認します。センサにタッチすると、Ｒａｗカウント (CSD_waSnsResult 変数 ) が 59 〜 68 に変
化するはずです。
Document Number: 001-67261 Rev. **
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7. 外部コンポーネントを調整します。サイプレスは、5.6 nF 変調コンデンサ (Cmod) および 1.2 kΩ フ
ィードバック レジスタ Rb を最初に使用しました。タッチ条件下で異なるセンサからのＲａ
ｗカウント値を監視した後で、最大のＲａｗカウント値を生成するセンサを見つけました。
このセンサからの信号は、前の図に表示されています。より低い信号値は指のタッチがない
ことを、高い信号値はタッチ条件を示します。このセンサからの信号値を解析すると、シス
テムが、静電容量からコードへの変換器のダイナミック レンジをわずか 8% しか使用して
いないことがわかります。9-bit 分解能のフルレンジは Nm = 512 で、最大生カウントはおよ
そ 85 です。これは、フィードバック レジスタ値を 5.1 kΩ まで高めると、ダイナミック レ
ンジの利用率が 60-70% 上がることを意味しています。 Raw カウントの監視結果に応じて、
この作業に異なるレジスタ値を使用することができます。レジスタを置き換えた後、指の応
答は次のようになります。指のタッチからの応答が高くなります。
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8. ワーストケースに合わせて調整します。 指のシミュレータを使用して、非常に軽いタッチなど、異な
る条件下でデバイスが安定して動作することを確認します。 10 mm の接続していないコイルをオー
バーレイに配置して、ワーストケースをシミュレートします。マッチや爪楊枝などの誘電性の物体
を使って、ボタン上でコイルを移動させます。 以下の図に結果を示します。ボードがセンサ周辺で
グランド プレーンを使用している場合、このテストを実行できます。 ボードがグランド プレーンで
はなくシールド電極でカバーされている場合は、指で非常に軽くタッチして、ワーストケースの応
答をシミュレートできます。
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9. コイルからの信号を識別できますが、安定した検出を行うには、SNR が小さすぎます。 差はわずか
約 9 dB です。検出感度を上げるには、より高いスキャン分解能を選択します。このテストでは、分
解能を 9 ビットから 12 ビットに上げました。 この設定における、コイルからの信号は次のとおりで
す。
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10. スキャン分解能を 9 ビットから 12 ビットに上げると、SNR が 25 dB となり、ほとんどの実用的な
用途で利用できるようになります。 人間の指からの信号はこれよりもはるかに大きくなります。こ
の場合のデメリットは、スキャン時間が長くなることです。 スキャン時間が重要な用途では、PRS8
構成に切り替えることができます。同じ UM パラメータ (PRS Poly は Short に設定 ) における PRS8
構成からのコイル応答は次のとおりです。
11. この構成は、PRS Poly が Short のとき、PRS8 構成より優れた SNR を提供します。 しかし、より
短い疑似乱数シーケンスでは、外部電気への耐ノイズ性を悪化させることがあります。
12. 閾値を設定します。 ユーザ モジュールのパラメータで次の変更を行います。
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13. 最適なスキャン速度を設定します。テスト アプリケーションの電源電圧が安定していず、ターゲッ
ト デバイスの他パーツの動作により、電源が ± 5% で急激に変動すると想定します。また、PSoC デ
バイスが、CapSense 機能を使って 10 mA LED を複数駆動させると想定します。内部ダイ抵抗での
電流低下により、内部電源電圧が変動します。 CapSense システムは、この電圧過渡現象下でも動作
し続けるはずです。 こうした変動により、Ｒａｗカウントがどのように変化するかをテストします。
LED は、同時にオンおよびオフになる必要があります。この動作では、スリープ タイマの割り込み
が理想的です。 また、外部のパルス源を使って、オンとオフの外部負荷をシミュレートすることも
できます。以下の図は、スキャンがアクティブである間に、LED のオンとオフが切り替えられた場
合の Raw カウントを示します。
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14. このグラフからわかるように、スキャンがアクティブな間の LED のオンとオフは、Ｒａｗカウント
値に目立った影響を与えません。 急激な電源の変化に対して CapSense の安定性をテストします。
非常にゆっくりとした電源の変化は、基準値更新アルゴリズムで処理され、ほとんどの場合は問題
になりません。 このテストでは、LM1117-ADJ 電圧レギュレータが使用されました。 出力電圧は、
外部信号源で駆動される MOSFET を使って、フィードバック レジスタ ネットワークの変化により
変調されました。以下の図は、電源が 4.75 V と 5.25 V 間で揺らぐ場合の、センサにおけるＲａｗカ
ウントの違いを示しています。
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15. このグラフからわかるように、電源の過渡現象による生カウントの変化 (18) は閾値 (35..45) に近
く、タッチを誤検出することはありません。非常に軽いタッチでは、複数のタッチ トリガが検出さ
れることがあります。 これを解決するには、ユーザ モジュールのパラメータでヒステリシスを上げ
ます。 また、スキャン速度を下げて、電源の変動による影響を軽減することも可能です。以下の図
は、スキャン速度を低くして収集された Raw カウント データを示しています。
16. このグラフが示しているように、スキャン速度を下げると、電源電圧の変化が Raw カウントに与え
る影響を軽減することができます。 過渡現象による差はおよそ 10 カウントになりました。これは閾
値を大きく下回っており、CapSense モジュールの動作に悪影響を与えることはありません。この場
合のデメリットはスキャン速度が 4 倍になることであり、場合によっては悪影響を引き起こすこと
があります。
17. BaselineUpdateThreshold パラメータを調整します。この用途では、タッチの最長検出時間が 1sec
未満である必要があります。 SensorsAutoreset パラメータを [Enabled] ( 有効 ) に設定します。
BaselineUpdateThreshold が、環境の変化を補正するのに十分なＢａｓｅｌｉｎｅ値更新速度に設定
されていることを確認します。たとえば、ボード上の空気が冷やされ急激に温度が変化する可能性
があるキッチン家電では、この温度変化のために Raw カウントが急に下がることがあります。Ｂａ
ｓｅｌｉｎｅ値は Raw カウント値に自動的にリセットされることにより、これを追跡します。その
ため、環境要因によりＲａｗカウントが下がっても、ほとんどの場合は問題になりません。Ｒａｗ
カウントが温度の変化によって上がる場合は、この変化がタッチとして解釈され、偽タッチがトリ
ガされる可能性があります。温度や他の環境要因による Raw- Baseline 値の変化が指の閾値を十分に
下回るよう、Baseline 値更新速度を調整しなければなりません。このテスト時には、Ｒａｗ Baseline 値の差の変化がモニタされました。モニタされた値は 0 であり、変化がノイズ閾値パラメ
ータを下回っています。このパラメータは、テスト中に最小値 5 に設定されました。 これは、前も
ってセットする BaselineUpdate 閾値パラメータが、十分な基準値追跡速度を提供し、温度の変化が
この用途では問題にならないことを意味しています。
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18. 全パラメータを設定した後、ESD テストを実行することができます。ESD Debounce パラメータが
Disabled ( 無効 ) に設定されている場合でも、問題なくこれらのテストをパスするはずです。 ESD テ
ストで問題がある場合は、必要に応じて、ESD Debounce パラメータを有効にしてください。 この
パラメータを有効にした場合のデメリットは、RAM バッファのサイズが増えることです。
19. CapSense の多くの用途では、さまざまな EMC/EMI 互換テストにパスする必要があります。
EMC/EMI で問題が発生する場合は、AN2318 「PSoC CapSense アプリケーションの EMC 設
計に関する考慮点」を参照して、問題を修正してください。また、PRS クロックを遅くしてセン
サのパス放射を低減させることにより、この問題を解決することもできます。プリスケーラを使っ
た構成を試すか、IMO モードを遅くしてみてください (24MHz ではなく 6MHz で SYSCLK を実行す
るなど )。 PRS クロック周波数やプリスケーラ期間の設定を変更した場合、フィードバック レジス
タを調整してダイナミック レンジを最大限に使用し、最大の検出感度を達成する必要があります。
20. EMC テストにパスしない場合は、スキャン速度を下げ、分解能を上げてみてください。長い PRS
polynomial で、耐ノイズ性が改善されます。 この場合のデメリットは、センサのスキャン時間が長
くなることです。
トラブルシューティング
„ UART ボーレートのクロック源として、プリチャージのプリスケーラを使用することができます。
„
„
„
„
„
„
„
UART の推奨速度は、115,200 ボー以上です。プリスケーラ値は、24 MHz の IMO 動作で 25 に設定
します。 この値は 2N の倍数ではないため、SNR を改善するため、スキャン速度を落とすことをお
勧めします。 実験を行ってこれをテストしてください。
基準設定において周期的で大きなノイズが発生する場合は、CSD.asm ファイルで CSD_DELAY 定数
を上げてみます。この値は、測定開始前に変調器の始動時間をどれだけ遅らせるかを設定します。
また、変調コンデンサの Cmod 低減を軽くしても問題を解決できることがあります。このノイズは、
内部アナログ変調器のローパス フィルタで時間定数が低いため、変調コンデンサが前回の測定周期
で異なる電圧にチャージされることが原因です。
スキャン速度と分解能は、信号対雑音比 (SNR) に影響を与えます。スキャン速度を遅くして分解能
を高めると、場合によっては SNR が改善されます。
電極のオーバーレイが厚い場合は、分解能を高くして、スキャン速度を遅くしなければならないこ
とがあります。
PRS 多項は、PRS シーケンスの繰り返し期間がサンプルの変換周期カウントに近づくよう、スキャ
ン速度と分解能に応じて自動的に調整されます。 スキャン レートを遅くして分解能を高くすると、
PRS シーケンスが長くなるため、EMC テスト中の耐ノイズ性が改善されます。
スキャン速度を遅くすると変調器動作周波数が低くなり、読み取りがコンパレータの動的特性に依
存しにくくなります。 電源の変動にかかわらず Raw カウントを安定させる必要がある場合、または
PSoC デバイスが高い電流負荷を制御する場合には、アナログ変調器を使ってコンパレータリファレ
ンスを内部的に生成してください。 この場合の推奨スキャン速度は、Normal ( 標準 ) または Slow (
低 ) です。
デルタシグマ変換メソッドは、積分クラスの一部です。これは、より高い分解能において最高のパ
フォーマンスを示します。 可能な限り最長のスキャン時間を使ってください。 最高の結果を得るに
は、センサのスキャンを 1 ms で行います。
耐水を必要としない用途でも、浮遊静電容量の影響を軽減するには、シールド電極の使用が効果的
です。 この場合、静電容量式センサ ゾーンの下にある PCB の最下層にシールド電極を配置できま
す。このときハッチパターンを使用して、シールド電極の静電容量を下げることをお勧めします。
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リソース利用の競合を避ける方法
このユーザ モジュールで使用されるハードウェア構成を変更しないよう注意してください。これには、
以下のものが含まれます。
„ GlobalOutEven_1 または GlobalOutEven_5 ( 変調器フィードバック レジスタのピン選択による ) バス
„
„
„
„
は、コンパレータの出力信号を出力バスに渡すため内部的に使用されます。これらのバスには、ソ
ースを接続しないでください。
コンパレータ バス 1 の LUT 関数を変更しないでください。コンパレータ Bus_1 は、〜 A に設定して
ください。
アナログ コラム 1 クロック源は、VC1 に設定してください。
VC1 は、ユーザ モジュールで内部的に設定されます。 グローバル リソースで入力される値は、ラン
タイム時に上書きされます。
シールド電極を使用する場合は、Row LUT 関数を A に設定してください。
割り込み持続時間の管理
センサ スキャンが PRS16 構成でアクティブである場合に、割り込みサービス ルーチン (ISR) 持続時間
を管理します。 8-bit タイマは、VC2 からクロックを得ます。 タイマに関するワーストケースのオーバー
フロー間隔は次のとおりです。
Equation 2
FIMO – IMO 周波数、高速、標準、低速のスキャン速度でそれぞれ VC1 = 2、4、8
VC2 – この値は、常時 4 に設定されます。
ほとんどの場合、この間隔で問題ありません。 しかし場合によっては確認が必要となります。
ISSP ピンの競合
低抵抗フィードバック レジスタを P1[1] ピンに永続的に接続すると、ISSP プログラミング エラーが発
生します。これを解決するには別のピンを使用してください。
クロック速度
正しく機能するよう、CY8C24x94 デバイスの CPU 速度は、SysClk/32 以上にしてください。
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改訂履歴
バージョン
1.4
作成者
DHA
説明
最大分解能は 3000 です。 0.5 シフトを削除し、負の値に対して補正を追加しました。
ウィザードのピン リストが修正されました。
1.50
Note
DHA
CY8C21x12 デバイスのサポートを追加しました。
PSoC Designer 5.1 から、全ユーザ モジュール データシートに改訂履歴を追加しました。 この
セクションは、現在および以前のユーザ モジュール バージョン間の差をハイレベルで説明する
ものです。
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Revised February 4, 2011
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