基于瑞萨R7FA2E1A52DFL MCU的触控系统设计与J-link仿真

 

Renesas Advanced（RA）32位MCU是采用Arm® Cortex®-M33、-M23和-M4处理器内核，其经过PSA认证、在行业领先且具有超低的运行功耗。本文以R7FA2E1A52DFL为例，搭建一个简单的触控系统来说明瑞萨RA系列的入门硬件搭建。

R7FA2E1A52DFL基于Arm® Cortex®-M23内核，属于RA中的RA2E1产品群，是RA系列的入门级产品，非常适合于家电类以及物联网产品。这个产品群具有如下特点：

运行频率可达48MHz

超低功耗，可以工作在1.6V到5.5V

12位ADC

增强型电容式触摸功能

RTC，安全性能好

R7FA2E1A52DFL是48LQFP封装

其中的增强型电容式触摸是将电容值通过电流方式转化为频率值，通过判断固定周期的脉冲频率来判断按键，分为自容和互容两种模式。具有高灵敏度、高耐噪性和容易开发的特点，用户可以通过软件来调整触摸的灵敏度，自动生成代码。

自容式触摸由单电级组成，布板简单，容易实现接近传感。互容式触摸是由一对发送电极和接受电极组成，具有很高的防水性，可以通过矩阵增加触摸按键的通道数。

本文的设计实例为带有触摸功能的洗衣机控制面板，触摸按键用的是自容模式，设计了13个按键。R7FA2E1A52DFL最多可以实现20个自容模式的触摸按键，以下为设计要点。

原理图配置

洗衣机触控面板原理图

本系统使用内部振荡电路，简单的RC复位。这里需要着重说明几个管脚的配置。

Pin3  VCL需要通过4.7uF电容接地

Pin20  P201/MD是芯片操作模式选择管脚。为1的时候是单芯片模式，为0的时候是SCI boot模式

Pin24  P300/SWCLK是仿真接口的时钟线

Pin25  P108/SWDIO是仿真接口的数据线

Pin29  P112/TSCAP是低通滤波引脚，需要通过10nF电容接地

为了保持系统稳定性，对于没有使用的管脚请参照如下说明配置：

以上是触摸系统的最简单配置。本系统设计的是SWD接口，需要四根线连接仿真器，分别是5V、GND、SWCLK、SWDIO。

触摸按键布板的注意事项

电容式触摸按键的灵敏度和稳定性很容易受到电极形状和大小、走线方式、电极旁边电路的布线、产品结构等因素的影响，因此在设计版图的时候，要对这些因素充分考虑。瑞萨官网有触摸按键设计的参考文档，供大家参考。

本文是以洗衣机为例来设计的版图，这种家电类产品是需要通过脉冲群实验和注入电流实验的，很多触摸的方案都因为没有通过这两个实验而浪费了很多时间，所以在设计这类产品的时候要提前考虑产品结构和抗干扰的问题。

下面是一个家电类产品测试注入电流实验的例子，这个产品有四个触摸按键。

上图是项目第一版方案，在注入电流实验中会有误触发的情况。下图是整改措施。

图中白色部分是地线。增加了这部分地线以后，整个系统的抗干扰性增强了很多。

J-link仿真器

RA的仿真器可以用瑞萨的E2和E2 lite，也可用通用的ARM调试工具J-link。本文系统使用的是J-link，价格100人民币左右。系统采用了SWD接口，如下图所示：

这种仿真器不能给目标板提供3.3V以外的电源，本文系统是5V系统，需要外界电源给目标板提供5V电。除此以外，需要在转接板上短接两根线，如下图所示：

整个完整的仿真系统如下图：

以上就是瑞萨RA系列MCU的一个硬件仿真系统的搭建过程，简单、方便、实用，工程师及电子爱好者都可以进行尝试。

来源： 瑞萨MCU小百科（作者：刘洪波）
 

　　审核编辑：汤梓红