【应用】低成本超强抗噪8位MCU来袭，让电容触摸不再是问题！

时间： 2017-03-01 来源：世强作者：梧桐叶

技术问答

【摘要】EFM8SB1 Sleep Bee MCU 是一款低成本、高性能的8位单片机，芯片内最多可达17个可用的电容触摸通道，是目前最快的电容数字转换器，抗干扰能力非常强。应用于电容触摸按键中时，将使工程师开发设计更加容易，生产制造的成本更低。

电容式触控技术在小家电、厨房设备和工控面板等上得到了广泛的应用。例如在咖啡机和电磁炉的不透明玻璃面板后面采用分离按键实现。电容触摸按键具有使用寿命长、干净卫生、耐用而且成本低的优势，让我们可以非常容易地在产品上添加各种基于触控方式的元件，使产品的人机交互过程更先进，更可靠。

SILICON LABS推出的EFM8SB1 Sleep Bee MCU 是一款低成本、高性能的8位单片机，芯片内最多可达17个可用的电容触摸通道，非常适合应用于电容触摸按键中。

该系列产品在16位高精度模式情况下，电容信号转换时间最多为50us，是目前最快的电容数字转换器。其有四种可选精度，另外三种分别是14位模式，13位模式和12位模式，在12位模式下电容信号的转换时间最多为40us。此外，其支持触控唤醒功能，可以唤醒睡眠模式下的MCU，而固有的噪声抑制特性使其在任何情况下都不会误触发。在不需要其它任何外部元件的情况下，EFM8SB1也可以测量一个比较宽范围的输入电容，这将使工程师开发设计更加容易，生产制造的成本更低。

8位MCU EFM8SB1具有一个可选增益电路，允许设计者调整最大允许电容，CS0电路的增益可调整数增量从1到8倍（8X为默认值）。这样高的增益能够提高小电容的最佳灵敏度和分辨率，分辨率提高，将能提供更好的抗干扰性能。其capsense0模块可配置多个转换输入通道，累加器可以累加1、4、8、16、32、或64个采样值。这样的特性进一步提高了电容按键的抗干扰性能。

在抗干扰方面，电容触摸按键对50/60Hz的工作频率噪声不敏感，对电源电压适应能力强，可在开关上覆盖多种面板材料而不影响性能。工程师可以在“电容式触摸按键”的外面加一层塑料或其他介质进行保护。当“按键”受到污染，“空闲电容”变大时，可以使用算法来刷新/标定检测门限（重新标定时间常数，RC）来进行防水防潮的设计。

对于电容触摸按键的软件设计，Silicon Labs提供了一个简单的API函数库，在数分钟之内即可构建按键、旋钮和滑动条等触摸感应元件。在正常的情况下，电容触摸的SNR超过100DB，可以更好地区别无效的触摸事件。EFM8SB1对MCU的资源需求少，检测一个通道的电容开关只要443个字节的代码空间，每添加一个新的电容开关只需要增加很少的代码空间占用，对MCU的消耗不到0.05%。
在开发方面，我们提供了如下入门的开发板（实物图如图1 所示），并配有相应的范例程序，方便用户缩短开发时间。Silicon Labs凭借集成在Simplicity Studio™开发平台中优秀的Capacitive Sense Library（电容感应功能库）来支持触摸感应界面设计，提供在产品中添加电容感应界面所需的所有特性和算法。开发人员可以轻松地自定义设定触摸和非触摸门限以及噪声过滤配置，极大地简化了在应用中添加电容触摸功能的难度。

图1：EFM8SB1开发板实物图

下面我们看一下EFM8SB1系列MCU的资源框图和EFM8SB1系列MCU的特性。

图2：EFM8SB1系列MCU的资源框图

EFM8SB1 Sleepy Bee MCU特性：
• 最高可达25MHz单周期8051处理器内核
• 1.78mm×1.66mm晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）
• 专用的片上12通道电容触摸感应控制器
• 50nA休眠模式电流，内存内容保质和欠压检测（BOD）使能
• 300nA休眠模式电流，片内低频振荡器（LFO）
• 150μA/MHz运行模式电流
• 触摸唤醒电流小于1μA
• 2μs快速唤醒时间
• 特别为系统和电源需求而优化的灵活时钟架构

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用户83616718 Lv4. 资深工程师 2018-06-02

有没有测试版？
- 世小强回复：您好，相关申请可到“技术难题”频道提交，具体说明您的需求及项目应用，我们将会安排专人联系您！谢谢！
大周 Lv5. 技术专家 2018-01-05

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