針對(duì)EFM32的低功耗特性以及LESENSE接口的應(yīng)用特色，本文將詳細(xì)闡述基于EFM32的電容式觸開關(guān)方案。
LESENSE簡(jiǎn)介
LESENSE接口是EFM32微控制器利用片上外設(shè)實(shí)現(xiàn)可配置傳感器檢測(cè)的低功耗接口。傳感器接口檢測(cè)到的結(jié)果可由LESENSE配置16狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)進(jìn)行解碼，也可以保存在緩沖區(qū)中，由CPU或DMA進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
LESENSE除了能在功耗模式EM0和EM1下工作外，還可以在低功耗模式EM2下，通過配置它為事件輸入喚醒CPU。
LESENSE特性
EFM32的LESENSE接口具有低功耗、可配置特性靈活的特點(diǎn)：
· 多達(dá)16通道的傳感器接入，支持電感式、電容式、電阻式傳感器檢測(cè)輸入;
· 在EM0、EM1、EM2模式下，自動(dòng)傳感器檢測(cè);
· 高度可配置的傳感器檢測(cè)結(jié)果解碼;
· 傳感器事件中斷;
· 提供外部傳感器可配置使能信號(hào);
· 多達(dá)16個(gè)可保存?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)結(jié)果的環(huán)形緩沖區(qū)。
智能觸控開關(guān)方案
(一)、應(yīng)用背景
隨著電容式觸控技術(shù)的發(fā)展與成熟，它在消費(fèi)電子、智能家居、白色家電上的應(yīng)用也日趨廣泛，得到眾多用戶的青睞。在我們?nèi)粘Ｉ钪校珉姶艩t、烤箱、洗衣機(jī)等家電類產(chǎn)品都是采用不透明玻璃面板和電容式觸控按鍵實(shí)現(xiàn)美觀時(shí)尚的操控界面。電容式觸控按鍵相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)具有耐用、美觀時(shí)尚、易于清潔等優(yōu)點(diǎn)，而且可擴(kuò)展性良好，能夠軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的用戶操控功能，例如雙擊、多點(diǎn)觸控等功能。
EFM32微控制器片上集成了低功耗傳感器接口LESENSE，可實(shí)現(xiàn)電容觸控檢測(cè)方案，很好地滿足了智能家居、白色家電的電容觸控應(yīng)用需求。
(二)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
家用智能觸控開關(guān)方案采用EFM32TG110F32作為主控MCU，利用LESENSE接口擴(kuò)展(4~16通道)電容式觸摸按鍵輸入，通過I/O為觸控按鍵增加LED背光，通UART接口與UART-CAN轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)基于CAN總線的智能開關(guān)與被控對(duì)象、后臺(tái)控制中心的通信。此外，它還可以根據(jù)產(chǎn)品個(gè)性化需求增加溫度傳感器、光傳感器、紅外控制等接口，豐富智能開光的功能。家用智能觸控開光方案的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。
(三)、方案優(yōu)勢(shì)
相對(duì)于傳統(tǒng)的8位微控制器實(shí)現(xiàn)的方案，本方案具有以下優(yōu)勢(shì)：
1、低功耗。
EFM32微控制器在EM2(Deep sleep)低功耗模式下，功耗僅為0.9μA，系統(tǒng)整體功耗非常低，便于電源設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，產(chǎn)品體積減小便于安裝。而且在EM2模式下，EFM32的LESENSE、RTC、I2C、LEUART等外設(shè)功能模塊處在工作狀態(tài)，這使得在主控MCU內(nèi)核睡眠的條件下，系統(tǒng)可等待總線通信或用戶外部輸入操作信號(hào)來喚醒系統(tǒng)。系統(tǒng)可長(zhǎng)時(shí)間處于EM2低功耗模式下，降低整機(jī)功耗。
2、集成電容觸控接口。
傳統(tǒng)的電容式觸控按鍵利用外擴(kuò)電容傳感器或使用軟件輪詢RC充放電電路實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致電容觸控檢測(cè)的可靠性和穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)靈敏度不好，產(chǎn)品一致性差等問題。EFM32內(nèi)部硬件電路實(shí)現(xiàn)LESENSE檢測(cè)，因此可以在不增加外部硬件設(shè)計(jì)成本的前提下實(shí)現(xiàn)電容觸控檢測(cè)。而且EFM32的LESENSE接口無需CPU周期查詢或軟件算法進(jìn)行過多干預(yù)，即可完成檢測(cè)，因此CPU運(yùn)算負(fù)荷及功耗得到降低。
3、硬件支持復(fù)雜的檢測(cè)控制。
EFM32的LESENSE模塊帶有環(huán)形緩沖區(qū)及狀態(tài)機(jī)界面功能，接口功能的擴(kuò)展特性良好，可應(yīng)用于設(shè)計(jì)復(fù)雜的觸控操作檢測(cè)。
4、高性能。
EFM32采用Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)，因此相對(duì)于8位的微控制器，它具有代碼密度高、處理效率快等優(yōu)勢(shì)，有利于產(chǎn)品的延伸性開發(fā)。。(四)、方案框圖
圖1 電容式觸控開關(guān)
總結(jié)
綜上所述，EFM32具有優(yōu)異的低功耗特性，且集成了個(gè)性化的低功耗外設(shè)部件，非常適合于三表、智能家居控制、安防監(jiān)控、便攜式醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。