五步轻松设计出电容式触摸传感器(4)：验证设计和量产

在本系列文章的第3部分，我们介绍了家用电器和安全系统键盘的设计应用实例，并讲解了如何配置MBR器件以实现这类应用产品所需的功能。在第4部分，我们将介绍利用MBR器件设计电容式感应系统的步骤4和5，即验证和量产。

>>>>验证设计

设计蓝图在采取步骤2中的建议后应转化为初始原型。当原型电路板准备就绪，要在进入量产之前需要对电路板设计进行测试，以防有需要修改的地方。

为了让原型符合量产要求，需要使其满足一系列标准指标。通常，依照这些标准来验证设计方案并非易事。为辅助原型的测试和验证工作，电容式感应技术厂商提供了用户友好型工具，例如赛普拉斯的设计工具套件。

设计工具套件可用于确定电路板设计是否已做好量产准备。传感器原始数据以及原始数据中的噪声等参数的实际值被馈送至工具套件中。如果工具测定设计不够好，会针对如何解决所发现的任何问题而提供建议。根据工具套件给出的修改建议，您可能必须重新制作电路板，也可能仅需调整参数而不用重新制作电路板。这样，验证工具能够帮助您避免出现一些可能会造成高成本的设计疏漏。

>>>>量产

完成原型的评估并敲定最终设计方案以后，接下来是最后一步——量产。这一步骤有两个主要阶段。

• 配置

• 测试

配置：

如前所述，因为要对MBR器件进行配置，所以无需编程。MBR器件的配置方法分两种，取决于其是否有非易失性存储器。

1. 有非易失性存储器的MBR器件

具有非易失性存储器的MBR器件能简化主机侧的配置。可以使用第三方编程器来配置器件。进行配置时的第一步是使用MBR器件厂商或其合作伙伴提供的工具来获得设计的配置文件。第三方编程器可以使用该配置文件对大量器件进行快速配置。此外，第三方编程器能够验证MBR器件是否已正确配置。以下是由赛普拉斯EZ-Click定制工具生成的配置文件范例。

 图16：EZ-Click生成的范例配置文件

2.没有非易失性存储器的MBR器件

如果MBR器件没有非易失性存储器，就不能使用第三方编程器。主机处理器将需要在每次加电时对MBR器件进行配置，然后验证该配置。这会增加主机侧的开销。

主机可通过两种方法来配置MBR器件。

• 使用MBR器件厂商提供的高级API来配置和验证器件。

• 使用配置工具生成的完整寄存器映射内容。.h文件包含寄存器映射内容。以下是由EZ-Click生成的此类文件范例：

 图17：EZ-Click生成的寄存器映射.h样本文件

生产线测试：

任何即将上市的产品都必须在生产阶段接受测试。任何电容式感应系统都要经过三项重要测试，以验证其可靠性。

1.当传感器短接接地或VDD短接，或者无效值连接到用于电容感应测量的外部组件时，电容感应操作就会中断。电容式感应设计中的一些常见故障包括：

• 按键VDD短接

• 按键短接接地

• 按键对按键短接

• 按键断开

• Sigma-Delta调制器外部组件中的故障，例如：调制电容器(Cmod)

这些诊断可用于在电容式感应器件中实现故障防护功能，以防止按键错误导致的安全问题。例如，白色家电、汽车和工业电子应用等都需要按键故障诊断功能来确保安全运行。

2.电容式感应传感器的SNR(信噪比)

为实现高稳健性电容式感应，所有传感器的SNR都应高于最低SNR要求。

3.电容式传感器的寄生电容应在有效工作范围内。

用于配置器件的软件工具不仅能简化器件配置，还能简化生产线测试。生产线测试中验证系统所需的所有关键数据都能通过该工具获得。下图给出了在EZ-Click中生产线测试结果的视图。每个测试样本的数据都可存入CSV文件，并可在其它工具中打开，以便于检查众多样本的生产线测试结果。

 图18：EZ-Click工具中的系统诊断选项卡

>>>>结论

本系列文章介绍了采用电容式触摸按键替代机械按键的系统设计。赛普拉斯的电容式感应解决方案产品组合能提供专门针对机械按键替代(MBR)的器件。这些MBR器件甚至可以让不具备固件开发知识的机械工程师轻松地将他们的用户界面设计升级为电容式触摸按键系统。

逐步法通常有助于工程师更好地理解设计流程。这个五步骤实现方案能帮助设计人员充分了解电容式按键系统设计所需的升级流程。

本文作者：赛普拉斯半导体工程师Shruti Hanumanthaiah & Subbarao Lanka