Przedstawiwszy w poprzednich artykułach cyklu rodziny mikrokontrolerów SAM, specjaliści z firmy JM elektronik skoncentrowali się teraz na peryferiach układów z rdzeniem Cortex-M0+ Atmel.
Peryferia dla rodzin układów Atmel, pracujących z rdzeniem Cortex-M0+, są wyróżnikiem oferty producenta na rynku mikrokontrolerów. Są one dostępne dla układów opisanych w poprzednich częściach cyklu „Lider Technologii Smart IoT”:
PTC (Peripheral Touch Controller)
PTC, czyli Peripheral Touch Controller jest to sprzętowy moduł do obsługi technologii przycisków pojemnościowych. Do tej pory Atmel oferował dedykowane układy realizujące te zadania, bądź – na zasadzie dołączenia odpowiedniej biblioteki do projektu – zadaniem tym mógł zajmować się mikrokontroler. Teraz obsługę tej technologii przejął dedykowany moduł, który dodatkowo został wyposażony w filtry oraz inne mechanizmy mające zapewnić poprawne działanie. W ramach tej technologii realizować można trzy rodzaje konstrukcji: są to standardowe przyciski, slider’y, oraz kółka.
Rys. 1. Typy czujników.
Odczyt, czy tez wykrycie dotknięcia, odbywa się przy wykorzystaniu jednej z dwóch dostępnych metod pomiaru. Są to self capacitance oraz mutual capacitance.
Rys. 2. Metody pomiaru.
Metoda Self Capacitance
- Używa tylko jednej elektrody (linia Y):
- przycisk może być obsłużony przez jeden kanał
- kółko i slider są obsługiwane przy użyciu trzech kanałów
- Metoda odporna na zakłócenia, bardzo łatwa w implementacji, przeznaczona dla aplikacji z niewielką ilością przycisków
- PTC wspiera do 16 kanałów typu self capacitance
Rys. 2a. Metoda pomiaru Self Capacitance.
Metoda Mutual Capacitance:
- Używa pary elektrod (linie X-Y):
- Przycisk używa jednego kanału X-Y
- Slider i kółko może być skonfigurowany tak, aby użyć od 3 do 8 kanałów X-Y w zależności od rozmiaru
- Dedykowana do aplikacji z dużą ilością przycisków
- Dużo lepsza odporność na zakłócenia
- PTC wspiera do 256 kanałów
Rys. 2b. Metoda pomiaru Mutual Capacitance.
QTouch Composer
Aby ułatwić inżynierowi budowę urządzenia z klawiaturą pojemnościową, Atmel zupełnie bezpłatnie udostępnia dedykowane narzędzia. Są one częścią Atmel Studio i można je pobrać ze strony producenta, pod nazwą QTouch Composer, w skład którego wchodzi QTouch Project Builder oraz QTouch Analyzer. Pierwsze narzędzie służy do „tworzenia” nowego projektu. Można przy wykorzystaniu narzędzia graficznego wybrać metodę, wskazać typ elementu, następnie wybrać mikrokontroler, wskazać piny do który podłączone będą elektrody, dodatkowo można zmieniać ustawienia pomiaru. Na podstawie tych ustawień generowany jest kod, który można dołączyć do projektu.
Rys. 3. QTouch Composer.
Poprawne skonfigurowanie PTC to tylko jeden z etapów powstania produktu. Potrzebne jest jeszcze narzędzie, które umożliwi inżynierowi przeprowadzenie testów oraz odpowiednią modyfikację wcześnie ustawionych parametrów. Właśnie po to powstał QTouch Analyzer. Narzędzie to łączy się z mikrokontrolerem i w czasie rzeczywistym odczytuje i wizualizuje aktualne wartości zarówno parametrów jak i pomiarów. Daje to inżynierowi możliwość dostosowania parametrów kształtu elektrod układu zasilania do takiego poziomu, aby urządzenie działało poprawnie.
Rys. 4. Qtouch Analyzer.
W oparciu o funkcjonalność PTC można zbudować Surface sensor. Płytka ta bazuje na metodzie Mutual Capacitance. Możliwe jest budowanie aplikacji paneli dotykowych, w tej chwili dostępne są opcje 2,7’’ oraz 5.5’’. Pracę możne wspierać QTouch Analyzer.
Rys. 5. Qtouch Surface sensor.
