【導(dǎo)讀】在本系列文章的第3部分，我們介紹了家用電器和安全系統(tǒng)鍵盤的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例，并講解了如何配置MBR器件以實(shí)現(xiàn)這類應(yīng)用產(chǎn)品所需的功能。在第4部分，我們將介紹利用MBR器件設(shè)計(jì)電容式感應(yīng)系統(tǒng)的步驟4和5，即驗(yàn)證和量產(chǎn)。
【原理圖設(shè)計(jì)篇】只需五步，輕松設(shè)計(jì)出電容式觸摸傳感器
http://www.cntronics.com/sensor-art/80027358
【安全系統(tǒng)應(yīng)用篇】只需五步，輕松設(shè)計(jì)出電容式觸摸傳感器
http://www.cntronics.com/sensor-art/80027381
【布局設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例篇】只需五步，輕松設(shè)計(jì)出電容式觸摸傳感器
http://www.cntronics.com/sensor-art/80027374
步驟4：驗(yàn)證設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)藍(lán)圖在采取步驟2中的建議后應(yīng)轉(zhuǎn)化為初始原型。當(dāng)原型電路板準(zhǔn)備就緒，要在進(jìn)入量產(chǎn)之前需要對(duì)電路板設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，以防有需要修改的地方。
為了讓原型符合量產(chǎn)要求，需要使其滿足一系列標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。通常，依照這些標(biāo)準(zhǔn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案并非易事。為輔助原型的測(cè)試和驗(yàn)證工作，電容式感應(yīng)技術(shù)廠商提供了用戶友好型工具，例如賽普拉斯的設(shè)計(jì)工具套件。
設(shè)計(jì)工具套件可用于確定電路板設(shè)計(jì)是否已做好量產(chǎn)準(zhǔn)備。傳感器原始數(shù)據(jù)以及原始數(shù)據(jù)中的噪聲等參數(shù)的實(shí)際值被饋送至工具套件中。如果工具測(cè)定設(shè)計(jì)不夠好，會(huì)針對(duì)如何解決所發(fā)現(xiàn)的任何問題而提供建議。根據(jù)工具套件給出的修改建議，您可能必須重新制作電路板，也可能僅需調(diào)整參數(shù)而不用重新制作電路板。這樣，驗(yàn)證工具能夠幫助您避免出現(xiàn)一些可能會(huì)造成高成本的設(shè)計(jì)疏漏。
步驟5：量產(chǎn)
完成原型的評(píng)估并敲定最終設(shè)計(jì)方案以后，接下來是最后一步——量產(chǎn)。這一步驟有兩個(gè)主要階段。
1.配置
2.測(cè)試
配置：
如前所述，因?yàn)橐獙?duì)MBR器件進(jìn)行配置，所以無需編程。MBR器件的配置方法分兩種，取決于其是否有非易失性存儲(chǔ)器。
1.有非易失性存儲(chǔ)器的MBR器件：
具有非易失性存儲(chǔ)器的MBR器件能簡(jiǎn)化主機(jī)側(cè)的配置。可以使用第三方編程器來配置器件。進(jìn)行配置時(shí)的第一步是使用MBR器件廠商或其合作伙伴提供的工具來獲得設(shè)計(jì)的配置文件。第三方編程器可以使用該配置文件對(duì)大量器件進(jìn)行快速配置。此外，第三方編程器能夠驗(yàn)證MBR器件是否已正確配置。以下是由賽普拉斯EZ-Click定制工具生成的配置文件范例。
圖16：EZ-Click生成的范例配置文件
2.沒有非易失性存儲(chǔ)器的MBR器件：
如果MBR器件沒有非易失性存儲(chǔ)器，就不能使用第三方編程器。主機(jī)處理器將需要在每次加電時(shí)對(duì)MBR器件進(jìn)行配置，然后驗(yàn)證該配置。這會(huì)增加主機(jī)側(cè)的開銷。
主機(jī)可通過兩種方法來配置MBR器件。
a.使用MBR器件廠商提供的高級(jí)API來配置和驗(yàn)證器件。
b.使用配置工具生成的完整寄存器映射內(nèi)容。.h文件包含寄存器映射內(nèi)容。以下是由EZ-Click生成的此類文件范例：
圖17：EZ-Click生成的寄存器映射.h樣本文件
生產(chǎn)線測(cè)試：
任何即將上市的產(chǎn)品都必須在生產(chǎn)階段接受測(cè)試。任何電容式感應(yīng)系統(tǒng)都要經(jīng)過三項(xiàng)重要測(cè)試，以驗(yàn)證其可靠性。
1.當(dāng)傳感器短接接地或VDD短接，或者無效值連接到用于電容感應(yīng)測(cè)量的外部組件時(shí)，電容感應(yīng)操作就會(huì)中斷。電容式感應(yīng)設(shè)計(jì)中的一些常見故障包括：
● 按鍵VDD短接
● 按鍵短接接地
● 按鍵對(duì)按鍵短接
● 按鍵斷開
● Sigma-Delta調(diào)制器外部組件中的故障，例如：
○ 調(diào)制電容器(Cmod)
這些診斷可用于在電容式感應(yīng)器件中實(shí)現(xiàn)故障防護(hù)功能，以防止按鍵錯(cuò)誤導(dǎo)致的安全問題。例如，白色家電、汽車和工業(yè)電子應(yīng)用等都需要按鍵故障診斷功能來確保安全運(yùn)行。
2.電容式感應(yīng)傳感器的SNR（信噪比）。為實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)健性電容式感應(yīng)，所有傳感器的SNR都應(yīng)高于最低SNR要求。
3.電容式傳感器的寄生電容應(yīng)在有效工作范圍內(nèi)。
用于配置器件的軟件工具不僅能簡(jiǎn)化器件配置，還能簡(jiǎn)化生產(chǎn)線測(cè)試。生產(chǎn)線測(cè)試中驗(yàn)證系統(tǒng)所需的所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)都能通過該工具獲得。下圖給出了在EZ-Click中生產(chǎn)線測(cè)試結(jié)果的視圖。每個(gè)測(cè)試樣本的數(shù)據(jù)都可存入CSV文件，并可在其它工具中打開，以便于檢查眾多樣本的生產(chǎn)線測(cè)試結(jié)果。
圖18：EZ-Click工具中的系統(tǒng)診斷選項(xiàng)卡
結(jié)論：
本系列文章介紹了采用電容式觸摸按鍵替代機(jī)械按鍵的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。賽普拉斯的電容式感應(yīng)解決方案產(chǎn)品組合能提供專門針對(duì)機(jī)械按鍵替代(MBR)的器件。這些MBR器件甚至可以讓不具備固件開發(fā)知識(shí)的機(jī)械工程師輕松地將他們的用戶界面設(shè)計(jì)升級(jí)為電容式觸摸按鍵系統(tǒng)。
逐步法通常有助于工程師更好地理解設(shè)計(jì)流程。這個(gè)五步驟實(shí)現(xiàn)方案能幫助設(shè)計(jì)人員充分了解電容式按鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的升級(jí)流程。
