現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師(FAE)作為半導(dǎo)體行業(yè)公司與客戶(hù)溝通的橋梁，對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)的各種應(yīng)用與問(wèn)題都有著深刻的了解與認(rèn)知，在產(chǎn)品使用與解決方案的使用方面也有自己獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)與心得。

為了讓更多的人了解到行業(yè)內(nèi)最新的應(yīng)用方案與解決方案，安富利的行業(yè)資深FAE將不定期為大家?guī)?lái)分享。今天為大家推薦的是瑞薩電子的R7FA2E1A52DFL Arm Cortex-M單片機(jī)開(kāi)發(fā)的一個(gè)觸控系統(tǒng)以及利用J-link的仿真系統(tǒng)的搭建。

劉洪波(Bob Liu)安富利青島辦事處資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師，具有多年的Renesas MCU實(shí)戰(zhàn)和豐富的白電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，助力客戶(hù)完成多個(gè)板級(jí)設(shè)計(jì)，協(xié)助客戶(hù)產(chǎn)品通過(guò)EMC測(cè)試。

Renesas Advanced(RA)32位MCU是采用Arm Cortex-M33、-M23和-M4 處理器內(nèi)核，經(jīng)過(guò) PSA 認(rèn)證的、行業(yè)領(lǐng)先的32位 MCU，具有超低的運(yùn)行功耗。本文以R7FA2E1A52DFL為例，搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的觸控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明瑞薩RA系列的入門(mén)硬件搭建。

R7FA2E1A52DFL基于Arm Cortex-M23 內(nèi)核，屬于RA中的RA2E1產(chǎn)品群，是RA系列的入門(mén)級(jí)產(chǎn)品, 非常適合于家電類(lèi)以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。這個(gè)產(chǎn)品群具有如下特點(diǎn)：

運(yùn)行頻率可達(dá)48MHz

超低功耗，可以工作在1.6V到5.5V

12位ADC

增強(qiáng)型電容式觸摸功能

RTC，安全性能高

R7FA2E1A52DFL是LQFP封裝

其中的增強(qiáng)型電容式觸摸是將電容值通過(guò)電流方式轉(zhuǎn)化為頻率值，通過(guò)判斷固定周期的脈沖頻率來(lái)判斷按鍵，分為自容和互容兩種模式。具有高靈敏度和高耐噪性，而且開(kāi)發(fā)容易，可以通過(guò)軟件來(lái)調(diào)整觸摸的靈敏度，自動(dòng)生成代碼。

自容式觸摸由單電級(jí)組成，布板簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)接近傳感。互容式觸摸是由一對(duì)發(fā)送電極和接受電極組成，具有很高的防水性，可以通過(guò)矩陣增加觸摸按鍵的通道數(shù)。

本文的設(shè)計(jì)實(shí)例為帶有觸摸功能的洗衣機(jī)控制面板，觸摸按鍵用的是自容模式，設(shè)計(jì)了13個(gè)按鍵。R7FA2E1A52DFL最多可以實(shí)現(xiàn)20個(gè)自容模式的觸摸按鍵。以下為設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

原理圖配置

洗衣機(jī)觸控面板原理圖

本系統(tǒng)使用內(nèi)部振蕩電路，簡(jiǎn)單的RC復(fù)位。這里需要著重說(shuō)明幾個(gè)管腳的配置。

Pin3 VCL需要通過(guò)4.7uF電容接地。

Pin20 P201/MD是芯片操作模式選擇管腳。為1的時(shí)候是單芯片模式，為0的時(shí)候是SCI boot模式。

Pin24 P300/SWCLK是仿真接口的時(shí)鐘線(xiàn)。

Pin25 P108/SWDIO是仿真接口的數(shù)據(jù)線(xiàn)。

Pin29 P112/TSCAP是低通濾波引腳，需要通過(guò)10nF電容接地。

為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定性，對(duì)于沒(méi)有使用的管腳請(qǐng)參照如下說(shuō)明配置：

以上是觸摸系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單配置。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是SWD接口，需要四根線(xiàn)連接仿真器，分別是5V、GND、SWCLK、SWDIO。

觸摸按鍵布板的注意事項(xiàng)

電容式觸摸按鍵的靈敏度和穩(wěn)定性很容易受到電極形狀和大小、走線(xiàn)方式、電極旁邊電路的布線(xiàn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素的影響，因此在設(shè)計(jì)版圖的時(shí)候，要對(duì)這些因素充分考慮。瑞薩官網(wǎng)有觸摸按鍵設(shè)計(jì)的參考文檔，供大家參考。

本文是以洗衣機(jī)為例來(lái)設(shè)計(jì)的版圖，這種家電類(lèi)產(chǎn)品是需要通過(guò)脈沖群實(shí)驗(yàn)和注入電流實(shí)驗(yàn)，很多觸摸的方案都因?yàn)闆](méi)有通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)而損耗較多時(shí)間，所以在設(shè)計(jì)這類(lèi)產(chǎn)品的時(shí)候要提前考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和抗干擾的問(wèn)題。

下面是一個(gè)家電類(lèi)產(chǎn)品測(cè)試注入電流實(shí)驗(yàn)的例子，這個(gè)產(chǎn)品有四個(gè)觸摸按鍵。

上圖是項(xiàng)目第一版方案，在注入電流實(shí)驗(yàn)中會(huì)有誤觸發(fā)的情況。下圖是整改措施。

圖中白色部分是地線(xiàn)。增加了這部分地線(xiàn)以后，整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性增強(qiáng)了很多。

J-link仿真器

RA的仿真器可以用瑞薩的E2和E2 lite，也可用通用的ARM調(diào)試工具J-link。本文系統(tǒng)使用的是J-link，系統(tǒng)采用了SWD接口。

這種仿真器不能給目標(biāo)板提供3.3V以外的電源，本文系統(tǒng)是5V系統(tǒng)，需要外界電源給目標(biāo)板提供5V電。除此以外，還需要在轉(zhuǎn)接板上短接兩根線(xiàn)。

以上就是瑞薩RA系列MCU的一個(gè)硬件仿真系統(tǒng)的搭建過(guò)程，簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，工程師及電子愛(ài)好者都可以進(jìn)行嘗試。更多信息您可點(diǎn)擊文末閱讀原文跳轉(zhuǎn)官網(wǎng)查看。

原文標(biāo)題：干貨分享 | RA觸控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與J-link仿真

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審核編輯：湯梓紅