【应用】C8051F97x低功耗电容感应MCU助力人机界面应用实现更低能耗
电容式触摸解决方案为物联网、家庭/楼宇自动化、消费者和工业市场开发人机界面(HMI)提供最佳的解决方案。如低功耗C8051F97x，电容感应微控制器（MCU）解决了HMI设计者经常面临的三个难题。
第一个难题是需要电池的寿命更长而尺寸更小，传统的电容式传感解决方案并不总是符合要求，因为它们可能会更加耗电。第二个难题是需要更简洁和创新的工业设计。与电容式触摸开关或滑动条的简单性相比，机械式开关体积大、价格昂贵，并且容易发生故障。为了让电容触摸传感有效应用，其性能要超过被取代的机械解决方案。第三个难题是如何将解决方案更快地推向市场，这就需要有强大且优秀的技术解决方案，并且有可以提供帮助的开发工具。C8051F97x低功耗电容感应MCU可解决所有这三大难题，具有业界最低的工作、睡眠和深度睡眠模式功耗，具有最高性能的电容式感应，是电池供电，触摸式唤醒应用的理想选择。SILICON LABS免费提供了Simplicity Studio开发生态系统，Keil编译器（支持无代码大小限制），电容式感应库和电容式感应分析器等开发工具，这样降低了开发风险并缩短了产品上市时间。
Centralite首席技术官John Calagaz说“我们的照明控制系统需要快速准确的电容式触摸控制和复杂的系统管理，所有这些都在非常严格的功率预算范围内，Silicon Labs的C8051F97x MCU提供了最节能的解决方案，无需任何性能或功能上的牺牲。”
图1 C8051F97x电容式触摸解决方案
C8051F97x MCU系列扩展了流行的低功耗C8051F99x电容感应的一些功能，具有多达43个电容式感应输入，32KB闪存，8KB RAM，7个DMA通道和16x16MAC封装，小至4mmx4mm。两个系列均提供业界领先的电容式感应，具有亚微安（<1μA）触摸唤醒平均电流和业界领先的100：1电容式感应动态范围，可支持按钮，滑动条，触摸板和电容式接近感应。
实现低能耗，高性能电容式感应的秘诀是基于硬件的电容数字转换器（CDC）。CDC由两个电流数模转换器或DAC组成。第一种是可变DAC，将电流提供给外部传感器电容，第二种是内部参考电容的恒流源。使用逐次逼近寄存器（SAR）测量电容，这是一种不受DC偏移影响的有效过程，且不需要外部元件。
图2 电容数字转换器
CDC通过对外部电容进行两级放电来消除放电过程中捕获的环境噪声能量，从而提高精度和抗噪性。CDC提供宽动态范围，通过调整增益和减小源电流来改变充电时序，并在源电流和串联阻抗都很高时更直接反映电容传感器的电压（例如，使用触摸板或ESD保护电容垫）。
C8051F970-A-DK开发套件旨在实现最佳的开箱即用体验，并简单演示了MCU的电容感应和低功耗特性。主要功能是20通道电容式感应触摸板和4通道电容式感应滑块，所有I/O固定到接头，方便的电流测量点，电源选项，包括外部5-12VDC，2xAAA或纽扣电池，以及通过USB提供的电容式感应遥测UART。
图3 C8051F970-A-DK开发套件
电容感应分析器，电容感应库和无限的代码大小Keil编译器都无缝安装集成到simple Studio。电容感应分析器显示原始数据、过滤数据、所有通道的阈值和基线等遥测数据，使系统可视化和调优变得简单。
图3 电容感应分析器
更小的电池和更长的使用寿命，更简洁和创新的工业设计以及更快的上市时间是当今HMI设计人员面临的三大挑战，电容式触摸解决方案如低功耗C8051F97x，电容式感应微控制器（MCU）是应对这些挑战理想的解决方案。
图4 Silicon Labs最快的电容式触摸感应MCU实现人机界面应用
C8051F97x系列微控制器在功率效率方面进行了优化，为触摸板、电容式遥控器和手持工业设备等物联网应用提供了广泛的解决方案。该MCU可以与Silicon Labs的Si7021温湿度传感器集成电路配合使用，用于高精度环境监测，也可与Si1145距离、紫外和环境光传感器集成电路配合使用，用于具有高检测范围的非接触式人机界面传感。这些传感器非常适合可以从系统节能，篡改检测/校对，运动感应和手势解释中受益的应用。作为IoT解决方案的一站式供应商，Silicon Labs为设计师提供了完整的人机界面技术组合，以改善最终用户体验。
C8051F97x系列低功耗电容感应MCU特点：
•兼容8051的高速流水线式微控制器内核（高达25MIPS）
•行业最低的工作和休眠电流
•200µA/MHz 工作模式
•在掉电检测器使能时仅仅55nA休眠电流
•在16.4kHz内部振荡器使能时仅仅280nA休眠电流
•43个输入充电时序电容数字转换器
•精密校准的 24.5 MHz 内部振荡器
•高达32kB的芯片上闪存
•高达8kB的芯片上 RAM
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可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”，分辨率80*160~3840*2160，TN/IPS视角，支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口，配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
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可烧录IC封装SOP/MSOP/SSOP/TSOP/TSSOP/PLCC/QFP/QFN/MLP/MLF/BGA/CSP/SOT/DFN；IC包装Tray/Tube/Tape；IC厂商不限，交期1-3天。支持IC测试（FT/SLT），管装、托盘装、卷带装包装转换，IC打印标记加工。
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