TCA8418E-EVM 键盘扫描评估模块使用指南

一、引言

在电子工程师的日常开发中，评估模块的使用是验证和测试芯片功能的重要环节。TCA8418E-EVM 键盘扫描评估模块就是这样一款实用工具，它能帮助我们直观地了解和应用 TCA8418E 键盘扫描 IC。本文将详细介绍 TCA8418E-EVM 的使用方法，包括所需物品、设置步骤、原理图、电路板布局和物料清单等内容。

文件下载：TCA8418E-EVM.pdf

二、使用前注意事项

静电防护

该评估模块包含可能因静电放电而损坏的组件。不使用时，务必将 EVM 存放在提供的 ESD 袋中运输和存储。操作时要佩戴防静电腕带，并在防静电工作台上进行操作。可参考《Electrostatic Discharge (ESD) application note (SSYA008)》获取更多正确处理信息。

三、操作所需物品

必需物品

• TCA8418E-EVM
• TCA8418E 数据手册（SCPS222）
• 一个为 (V_{CC}) 供电的电源，推荐 3.3 V、100 mA。

推荐物品

• MSP430 LaunchPad（推荐版本 1.5，安装 MSP430G2553）
• USB 标准 A 到迷你 B 电缆
• 运行 Microsoft® Windows® 7 且有一个可用 USB 端口的计算机

四、TCA8418E-EVM 简介

TCA8418E-EVM 既可以作为独立系统使用，也可以与 MSP - EXP430G2 LaunchPad 配对使用，以实现供电和 I2C 通信。配对后，可使用 TCA8418E - EVM GUI 读写 TCA8418E 键盘扫描 IC 的内部寄存器，从而控制 I/O 引脚状态并实时查看按键情况。其使用的键盘扫描 IC 型号为 TCA8418EYFFR，封装为 DSBGA - 32。

五、设置步骤

1. 接头/跳线连接说明

• TP1（电源输入）：测试点 TP1 允许在不使用 LaunchPad 的情况下输入电源，电压范围为 1.65 V 至 3.6 V。
• TP2 和 TP3（接地）：测试点 TP2 和 TP3 连接到地。
• J1 和 J2（MSP430 LaunchPad 接口接头）：用于 MSP430 LaunchPad 与 TCA8418E - EVM 的连接。
• J3（I2C 测试点）：是 SDA 和 SCL 的测试点，在没有 LaunchPad 时可提供 I2C 输入。
• J4（复位和中断测试点）：用于复位输入、INT 输出和 CAD_INT 输出的测试。
• J5（键盘扩展接头）：可将 TCA8418E - EVM 的功能扩展到更大的键盘或 GPIO 扩展板上。
• 按键开关（SW1 - SW23）：这些开关的名称与 TCA8418E 数据手册中的键值分配表一致，默认情况下，ROW0 - ROW2 和 COL0 - COL2 被编程为键盘 I/O。

2. LaunchPad 硬件/固件设置

• 断开 LaunchPad 电源，将 LaunchPad 上的接头配置为 HW UART 模式，按照图 3 中黄色框指示连接跳线。
• 将 TCA8418E - EVM 放置在 LaunchPad 上，确保 LaunchPad 的 J1 和 J2 连接器插入 TCA8418E - EVM 的 J1 和 J2 中，且 TCA8418E - EVM 上的 J7 与 LaunchPad 的迷你 USB 连接器在同一侧。
• 从 ti.com 的 TCA8418E - EVM 网页下载压缩文件夹（SLVC601）中的固件（用于 MSP430）和软件（GUI）。
• 右键单击压缩文件夹，选择“全部提取”，然后点击“提取”。
• 将 MSP430 LaunchPad 插入计算机。
• 打开设备管理器（在开始菜单中输入“devmgmt.msc”并回车）。
• 选择 MSP430 应用程序，右键单击选择“属性”，然后点击“更新驱动程序软件”。
• 选择“浏览我的计算机以查找驱动程序软件”，选择提取 [SLVC601].zip 的文件夹，然后点击“下一步”，看到驱动程序已更新后点击“关闭”。
• 双击提取 [SLVC601].zip 文件夹中的 TCA8418E - EVM LaunchPad Files 文件夹中的 TCA8418E_Flasher.bat 来刷新 MSP430。
• 验证命令窗口显示“no errors”，然后按任意键关闭窗口。

3. GUI 软件设置

• 运行 TCA8418E_GUI 文件夹中的 setup.exe，之后 TCA8418E 软件将在开始菜单的“程序” - “Texas Instruments, Inc” - “TCA8418E.exe”中可用。
• 如果 GUI 没有自动启动，从开始菜单运行已安装的 TCA8418E - EVM GUI 程序。连接 LaunchPad 后，GUI 界面将显示相关信息。

4. 使用 LaunchPad 时 TCA8418E 的默认寄存器设置

启动时，MSP430 LaunchPad 会将 TCA8418E 配置为键盘扫描器，各寄存器有相应的默认值，如 0x00 寄存器默认值为 0x97（除溢出中断外，其他中断启用）等。具体寄存器的默认值可参考文档中的表格。

5. 开始使用 TCA8418E - EVM

不使用 LaunchPad 评估

• 为 TCA8418E - EVM 供电，可将 3.3 V、100 mA 的电源连接到 TP1（VCC 引脚），电压范围为 1.65 V 至 3.6 V。
• 将外部微控制器连接到 J3 以提供 I2C 的 SCL 和 SDA 输入，注意 TCA8418E - EVM 上的 SCL 和 SDA 通过 4.7 kΩ 电阻上拉到 VCC，推荐使用相同的电源为微控制器和 TCA8418E - EVM 供电。
• 使用 TCA8418E - EVM 上的内置 3x3 键盘，或通过 J5 连接外部键盘。连接外部键盘时，需配置 KP_GPIO 寄存器（0x1D、0x1E 和 0x1F）以适应额外的按键。

使用 LaunchPad 评估

完成 LaunchPad 硬件/固件设置步骤后，启动 TCA8418E - EVM 软件。

• 使用按键矩阵显示：连接 TCA8418E - EVM 并启动 GUI，按键矩阵显示仅在 KE_IEN (0x01, bit 0) 设置为 1 时有效。默认情况下，按键事件中断已启用，按键矩阵显示会实时响应按键和释放操作。按下 TCA8418E - EVM 上的中间按钮（SW12），可观察显示的反馈。释放按键后，灰色框会恢复为白色。
• 主配置和输入寄存器：主配置和输入寄存器在操作 TCA8418E - EVM 时最有可能发生变化，因此在 GUI 上更为突出。CFG 寄存器包含不同类型中断的启用位；INT_STAT 寄存器包含每种中断的实际状态；KEY_LCK_EC 包含锁状态，可用于锁定键盘并记录按键事件数量；KEY_EVENT_A 是记录按键和释放操作的 FIFO 堆栈的顶部。每当读取这四个寄存器之一时，主配置和输入寄存器显示将更新以显示新读取的值。勾选“Read registers 1 - 4 every second”复选框会使 TCA8418E - EVM GUI 启动一个定时器，每秒读取寄存器 1 到 4，读取时间为 100 ms。在勾选此复选框之前，需禁用 KE_IEN 位，否则寄存器 3 和 4 似乎不会有变化。
• 读写寄存器：使用 TCA8418E - EVM GUI 可读取 TCA8418E 中的所有寄存器。点击“Read Register”按钮，活动日志文本将显示读取结果。同样，也可以向任何寄存器写入数据。

六、原理图和电路板布局

原理图

TCA8418E - EVM 的原理图如图 20 所示，它展示了各个组件之间的连接关系和电路结构。

电路板布局

电路板分为四层，分别为顶层、GND 层、VCC 层和底层。每层都有其特定的功能，顶层用于放置元件和布线，GND 层提供接地平面，VCC 层提供电源平面，底层用于布线和放置一些元件。

七、物料清单

该评估模块的物料清单列出了各个元件的详细信息，包括设计符号、数量、值、描述、封装参考、零件编号和制造商等。例如，电容 C1 为 1µF、16V、±10%、X5R、0603 封装，制造商为 Murata；电阻 R1 和 R2 为 4.7 kΩ、5%、0.1W、0603 封装，制造商为 Vishay - Dale 等。详细信息可参考文档中的表格。

八、其他注意事项

使用范围和责任

• EVM 仅用于实验室和/或开发环境中的可行性评估，部分可供爱好者使用的 EVM 已通过 FCC 认证，用户需遵守相关条款、条件、警告和限制。
• EVM 不是成品，不适合消费者使用，仅适用于熟悉电气机械组件处理危险和应用风险的技术合格电子专家。
• 用户不得将 EVM 用作或集成到成品中。
• 用户需阅读用户指南和所有相关文档，正确安全地使用 EVM，并对其使用负责。

保修和责任限制

• 若 EVM 不符合用户指南或相关文档中的规格，可在交付日期后 30 天内退还以获得全额退款。TI 提供的有限保修是其对用户的唯一保修，不承担任何间接、特殊、偶然或 CONSEQUENTIAL 损害赔偿责任。
• TI 未授予任何与 EVM 相关的专利或知识产权许可，也不承担应用协助、客户产品设计、软件性能或专利侵权等责任。

法规合规

不同国家对 EVM 有不同的射频法规要求，用户需确保在合法的频率和功率限制内使用 EVM 中的无线电，并遵守相关法规。例如，在美国，标记为 FCC 合规的 EVM 需遵守 FCC 规则；在加拿大，标记为 IC 合规的 EVM 需遵守 IC 相关标准等。在日本使用 EVM 时，需遵循日本电波法的相关规定，否则将面临处罚。

通过以上详细的介绍，相信电子工程师们能够更好地使用 TCA8418E - EVM 键盘扫描评估模块进行开发和测试。大家在使用过程中遇到什么问题，欢迎在评论区交流讨论。