探索Microchip Enhanced mTouch™电容式触摸评估套件：功能、操作与调试

在电子设计领域，电容式触摸技术凭借其灵敏、便捷的特点，广泛应用于各类电子设备中。Microchip的Enhanced mTouch™电容式触摸评估套件为开发者提供了一个全面且实用的平台，用于探索和开发电容式触摸应用。本文将深入介绍该评估套件及其附属板的相关内容，包括其功能概述、操作要求、演示应用、调试工具以及硬件组成等方面，帮助电子工程师更好地了解和使用这一工具。

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一、套件概述

Microchip的Enhanced mTouch™电容式触摸评估套件及附属板旨在为PIC16F、PIC18F、PIC24F、PIC24H和PIC32微控制器平台上的电容式触摸感应应用提供开发和演示功能。该套件包含多达四个评估板和四个传感器子板，为开发者提供了丰富的选择和灵活性。

1.1 套件内容

• 评估板：包括PIC16F CVD评估板、PIC18F CTMU评估板、PIC24F CTMU评估板和PIC32 CVD评估板。
• 传感器子板：2通道滑块传感器子板、4通道滑块传感器子板、8键直接传感器子板和12键矩阵传感器子板。
• 其他配件：PICkit串行分析仪、两条附件电缆（PICkit串行分析仪到评估板J2适配器电缆和USB电缆）。

1.2 额外评估板

除了套件中的评估板，还有PIC24H和PIC32 CTMU电容式触摸评估板可供使用，它们可与套件中的传感器子板、PICkit串行分析仪和附件电缆配合使用。

二、操作要求

要使用评估板进行通信和编程，需要满足以下硬件和软件要求：

• 硬件：PC兼容系统，带有CD - ROM驱动器；PC上至少有一个可用的USB端口或一个供电的USB集线器；可选的额外USB端口用于PICkit串行分析仪。
• 软件：Microsoft Windows XP SP2、Windows Vista（32位）或Windows 7操作系统；以下调试/编程开发工具之一：PICkit 3在线编程器/调试器、MPLAB ICD 3在线调试器或MPLAB REAL ICE™在线仿真器（需RJ - 11到ICSP™适配器）。

三、初始设置

3.1 软件安装

在使用评估套件或附属板之前，需要安装Microchip MPLAB集成开发环境（IDE），它提供了开发所需的汇编工具。同时，还需要一个C编译器来运行演示代码，MPLAB C编译器可无缝集成到MPLAB IDE中，且两者均可从Microchip网站免费下载。

3.2 硬件连接

将评估板放在计算机附近的平坦表面上，确保板与放置表面之间无障碍物。安装好评估套件软件后，使用提供的USB电缆（A到mini - B）将评估板连接到PC或供电集线器的USB端口。默认代码使用8按钮板，连接子板到评估板并通电后，固件应用将在启动时点亮板上的所有LED，手指触摸子板上的按键会使相应的LED点亮。

四、演示应用

4.1 触摸界面介绍

Microchip的mTouch电容式触摸感应技术基于电压扫描方法，通过检测按键或按钮电容的变化来判断其是否被按下。PIC16F、PIC24H和PIC32无CTMU模块的微控制器使用片上ADC的采样保持（S&H）电容来移动电荷，形成电容分压器（CVD）；PIC18F、PIC24F和部分PIC32微控制器则使用片上电荷时间测量单元（CTMU）模块为每个按钮充电，并通过片上ADC模块测量电压变化来检测触摸事件。

4.2 触摸感应演示

• 8键直接插入子板：每个键直接映射到一个传感器通道，触摸任何键都会点亮评估板上对应的LED。
• 12键矩阵插入子板：由12个触摸敏感键组成4x3矩阵，触摸任何键都会点亮相应的LED。
• 2通道和4通道滑块插入子板：触摸滑块的任何位置，LED会以条形图形式显示触摸位置，手指移动时LED条形图会跟随，手指移开后保持在最后位置。

五、ProfiLab - Expert™图形用户界面（GUI）

5.1 概述

ProfiLab - Expert™ GUI可用于对Enhanced mTouch电容式触摸评估套件和附属板进行实时调试。它由独立的Windows可执行文件mTouch GUI.exe和相关的ProfiLab - Expert项目组成，无需购买ProfiLab - Expert即可使用这些文件。

5.2 GUI设置

• 操作原理和台式设置：mTouch应用将数据格式化为以逗号分隔的五位数十进制字符串，通过设备的UART发送（TX）引脚输出，PICkit串行分析仪运行特殊固件，可将数据实时显示在PC上的ProfiLab - Expert GUI中。
• PICkit串行分析仪到评估板适配器电缆：除PIC16F CVD评估板可直接连接PICkit串行分析仪外，其他评估板需使用适配器电缆，通过跳线设置可适配不同评估板。
• 硬件配置：需对PICkit串行分析仪进行重新编程，使其以COM设备模式工作，具体步骤包括安装Microchip应用库、运行PICkit串行加载器实用程序、选择代码文件并开始更新。
• 连接PICkit串行分析仪和PC：PIC16F CVD评估板可直接将PICkit串行分析仪插入J2连接器，其他评估板按连接设置或使用适配器电缆连接，然后使用USB A到mini - B电缆将PICkit串行分析仪连接到PC。
• 启动mTouch GUI：通过开始菜单选择microchip mTouch GUI和mTouch GUI来启动独立的GUI可执行文件，若安装了ProfiLab，也可选择mTouch GUI项目来修改GUI。
• 配置mTouch GUI的COM端口：mTouch GUI使用标准异步UART/USART通信，需通过Windows设备管理器或终端模拟器（如RealTerm）确定PICkit串行分析仪分配的COM端口，然后在GUI中进行相应配置。

5.3 mTouch GUI屏幕

• 电压图：GUI有四个选项卡屏幕，前三个屏幕分别显示四个按钮的实时电压图，通过设置可调整绘图格式和参数，还可进行数据记录和重置统计值等操作。
• 虚拟键盘：第四个屏幕显示虚拟键盘，反映mTouch演示应用的当前按钮状态。

六、评估板硬件

6.1 应用功能概述

• PIC16F CVD评估板：通过PICkit 3头（J1）提供ICSP线路，mini - USB连接器（J5）供电，PICkit串行分析仪用于与mTouch传感解决方案GUI通信。调试时需注意不要同时使用USB和PICkit工具供电，且使用在线串行调试时需移除跳线J4以断开LED。
• PIC18F CTMU评估板：与PIC24F CTMU评估板类似，但ADC通道数量不同。PIC18F46J50微控制器有13个ADC通道用于触摸感应应用，通过片上USB引擎和收发器与PC通信，USB接口也为应用供电。
• PIC24F CTMU评估板：由PIC24F微控制器管理，使用CTMU和16个A/D输入通道监测触摸界面，通过USB接口与PC通信并获取电源。
• PIC24H CVD评估板：基于与PIC24F CTMU和PIC32 CVD评估板相同的布局，可通过USB连接器或PICkit 3在线编程器/调试器供电，但不能同时连接。
• PIC32 CVD评估板：与PIC24F CTMU评估板类似，PIC32MX795F512H和PIC24FJ128GB106设备引脚兼容，通过USB接口通信和供电。
• PIC32 CTMU评估板：与PIC24F CTMU评估板类似，但ADC通道数量不同。PIC32MX220F032D微控制器有13个ADC通道用于触摸感应应用，可通过USB连接器或PICkit 3在线编程器/调试器供电，但不能同时连接。

6.2 板组件

不同评估板的主要组件包括微控制器、USB mini - B插座、ICSP编程头、电源供应、插件传感器LED和插件接口连接器等，各组件在不同评估板中的具体功能和特性有所差异。

6.3 评估板接口

• PIC16F CVD和PIC24H CVD评估板（I2C通信）：通过ICSP连接器将评估板连接到MPLAB ICD编程器接口，通过USB插座为评估板供电，连接PICkit串行分析仪，插入插件板，在MPLAB IDE中进行项目配置并下载hex文件，最后检查插件板工作情况。
• PIC18F CTMU、PIC24F CTMU和PIC32 CVD评估板（USB通信）：连接步骤与I2C通信评估板类似，但USB接口还用于与PC进行通信。

七、故障排除

7.1 评估板无响应

检查评估板的电源供应，包括USB电源是否正常、USB集线器是否供电、USB端口是否活跃等。

7.2 触摸传感器灵敏度异常

确保插件子板连接到Readme.txt文件中指定的通道，检查mTouch传感解决方案软件中的传感器条形图设置，必要时调整跳闸点值。

7.3 评估板与诊断工具通信问题

确保GUI使用正确的COM端口，可使用终端应用（如RealTerm）检查PICkit串行分析仪的COM端口和数据完整性。若GUI无数据显示，可能需要重启PC以重新安装PICkit串行分析仪的USB驱动。

7.4 寄生电容问题

使用评估板时要考虑板边缘连接器带来的额外寄生电容。

7.5 焊点接触问题

避免接触焊点，以免触发按钮。

Microchip的Enhanced mTouch™电容式触摸评估套件为电子工程师提供了一个强大的开发平台，通过了解其功能、操作要求、演示应用、调试工具和硬件组成，工程师们可以更好地开发和优化电容式触摸应用。在实际使用过程中，遇到问题时可参考故障排除部分进行解决，以确保开发工作的顺利进行。