TSC2020EVM与TSC2020EVM - PDK评估套件深度解析

一、引言

在当今电子设备的开发过程中，对于电阻式触摸屏控制器的性能评估和应用开发是至关重要的一环。德州仪器（TI）推出的TSC2020EVM和TSC2020EVM - PDK评估套件，为工程师们提供了一个全面且便捷的平台，用于评估TSC2020电阻式触摸屏控制器的各项特性和功能。本文将深入探讨这两个评估套件的特点、操作方法以及相关软件的使用，帮助电子工程师更好地利用这些工具进行设计和开发。

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二、套件概述

2.1 TSC2020EVM特点

TSC2020EVM是一款针对TSC2020电阻式多点触摸屏控制器的全功能评估板。它采用模块化设计，能够与多种DSP和微控制器接口板配合使用，方便工程师在不同的系统环境中对TSC2020进行评估。这种模块化的设计大大提高了评估板的灵活性和通用性，使得工程师可以根据具体的项目需求选择合适的接口板进行搭配。

2.2 TSC2020EVM - PDK特点

TSC2020EVM - PDK是一个完整的评估和演示套件，它包含了TSC2020EVM板、基于USB的USB - MODEVM主板以及适用于Microsoft Windows XP操作系统的评估软件。这个套件为工程师提供了一个一站式的解决方案，通过计算机就可以方便地对TSC2020进行全面的控制和评估。USB - MODEVM主板通过USB端口将TSC2020EVM连接到计算机，使得数据的传输和控制更加便捷。

三、接口设计

3.1 模拟接口

为了实现最大的灵活性，TSC2020EVM设计了多种模拟接口连接选项。它支持3x5模拟矩阵电阻式多点触摸屏，通过50针的连接器J4可以直接连接到相应的电阻式多点触摸屏。此外，J1处的10针双行接头/插座组合提供了对TSC模拟输入引脚的访问，方便连接多个模拟源。具体的引脚定义如下表所示：	Pin Number	Signal	Description
J1.1	AUX IN	Auxiliary input, ranging from 0V to VDD
J1.3	Y - 3 or YD3	Negative electrode of the third column from touch screen
…	…	…

3.2 数字接口

TSC2020EVM的数字接口同样设计得非常方便，J2处的10针双行接头/插座组合提供了对TSC数字控制和串行数据引脚的访问。通过这个接口，工程师可以方便地与多个控制平台进行连接和通信。其引脚定义如下：	Pin Number	Signal	Description
J2.14	RESET	Hardware reset, input to TSC, active low
J2.15	PINTDAV	Pen status and/or data available interrupt, output from TSC, active low
…	…	…

3.3 电源供应

J3为TSC2020EVM提供了与公共电源总线的连接，具体的电源引脚定义如下表所示：	Unused Signal		Unused Signal
1		3	Unused
DGND	5	AGND
+1.8VD	7	Unused
+3.3VD	9	Unused

TSC2020的电源可以从+1.8 - VD或+3.3 - VD端子提供，通过JP1可以选择不同的直流电压作为TSC的电源。当JP1处于默认工厂配置（引脚1 - 2连接）时，TSC的电源来自J3.9（+3.3 VD）；当引脚2 - 3连接时，电源来自J3.7（+1.8 VD）。用户还可以通过移除JP1上的跳线并将电源连接到JP1的引脚2，来连接1.6 VD到3.6 VD之间的任何直流电源。

四、EVM - PDK操作

4.1 硬件设置

TSC2020EVM - PDK包含TSC2020EVM PCB、USB - MODEVM PCB以及评估软件安装程序和相关文档。在进行硬件设置时，需要将两个PCB连接在一起，并且确保所有开关和跳线都处于制造商发货时的默认位置。具体的默认位置如下表所示：	Switch or Jumper	Setting
SW1	SW1 - 1 ON
SW1 - 2 ON
…	…

4.2 软件安装

软件安装过程相对简单，按照以下步骤进行操作即可：

1. 从ftp://ftp.ti.com/pub/evm - pdk/TSC2020/下载最新的TSC2020EVM - PDK软件安装程序，并使用WinZIP或类似的文件压缩程序进行解压。
2. 在未连接套件到计算机的情况下，找到并运行setup.exe。
3. 接受许可协议，继续安装过程。
4. 按照屏幕上的提示进行操作。
5. 安装完成后，在TSC2020EVM安装程序窗口中点击Finish。
6. 建议重启计算机。
7. 计算机重启后，通过USB电缆将TSC2020EVM套件连接到计算机，Windows系统会自动识别新设备并启动“找到新硬件”向导。
8. 选择“从列表或指定位置安装（高级）”，然后点击“下一步”。
9. 选择“不搜索。我将选择要安装的驱动程序”，然后点击“下一步”。如果TSC2020EVM出现在型号列表中，点击设备名称进行选择即可完成安装；否则，继续以下步骤。
10. 如果TSC2020EVM不在列表中，在Windows“添加硬件”向导提供的常见硬件类型列表中找到“NI - VISA USB Devices”，选择该选项并点击。
11. 点击“从磁盘安装...”，选择“浏览...”，找到文件TSC2020EVM.inf（该文件包含在安装程序中，通常位于C:Program FilesTexas InstrumentsTSC2020EVM data目录下）。
12. 选择TSC2020EVM.inf并点击，PC将自动安装该驱动程序。
13. 点击“完成”完成安装。

4.3 快速启动

当硬件和软件安装及设置过程都成功完成后，将USB电缆从PC连接到USB - MODEVM接口板（主板上的J7）。由于USB - MODEVM板在工厂配置下由USB接口供电，因此无需外部电源供应，USB - MODEVM上的电源指示灯LED应该会亮起，黄色LED（D2，位于J7 USB插头旁边）也应该亮起。为了使用触摸屏功能，需要将电阻式多点触摸屏连接到TSC2020EVM的J1或J4。连接时要确保触摸屏与EVM牢固且正确连接，避免出现误连接或松动的情况。

五、GUI软件及操作说明

5.1 软件界面概述

启动TSC2020EVM - PDK软件后，GUI界面会正确显示。界面左上角的绿色LED指示数字串行接口类型，对于TSC2020EVM - PDK，该类型应为I2C。右侧的框显示固件的位置和版本。界面上半部分的各个区域可以对TSC2020的控制字节模式1（CB1）进行设置，通过点击相应的LED或选择下拉滑块可以设置不同的参数。右上角的两个LED可以用于对TSC2020进行软件复位和停止ADC操作。界面右侧靠近右上角的框显示屏幕上同时触摸的数量。

5.2 主要功能标签

5.2.1 多点触摸/非触摸标签

该标签是GUI的默认（启动）标签，显示多点触摸段和非触摸数据（如AUX和温度）。TSC2020可以测量辅助输入电压（AUX）和温度，非触摸数据采集功能在该标签的右侧显示这些参数的测量值。温度测量有两种模式，使用TEMP1和TEMP2测量可以实现2°C的分辨率和精度；仅使用TEMP1测量可以实现0.3°C的分辨率，但需要用户知道+25°C时的TEMP1值。默认情况下，软件会持续读取非触摸数据、AUX、TEMP1和TEMP2，并自动更新GUI显示中的非触摸数据采集部分。点击绿色LED“自动读取”可以停止数据采集。AUX和温度测量都需要参考电压，通过在(V{REF})值控制器框中输入相应的电压值来设置，工厂默认(V{REF})设置为3.3 VDC。当在触摸屏上检测到一个或多个触摸时，该标签中的多点触摸段显示框会更新，指示被触摸的段。

5.2.2 图形图片标签

在该标签中，当在触摸屏上按下一个或多个触摸时，触摸屏数据（如每个触摸的X、Y和Z坐标）会在“触摸屏功能”图片框中绘制出来。随着触摸压力的增加，像素大小会相应增大。通过“最大Z值显示”旋钮可以设置一个最小阈值，以避免显示轻微按压的点，从而消除可能由触摸屏机械抖动或物理抖动引起的虚假点的显示。点击显示底部的“清除图形”按钮可以清除“触摸屏功能”框的显示。

5.2.3 配置标签

该标签用于设置TSC2020的控制或配置寄存器，包含四个配置部分和两个状态框。四个配置部分分别对应配置寄存器CRF0、CFR1、CFR2以及AUX和TEMP阈值寄存器。阈值选择部分下方的状态框显示写入这些TSC2020控制和配置寄存器的当前值。每个多个选择器旁边都有一个数字框，点击数字框可以将数据发送到相应的控制寄存器。具体的配置参数包括：

• ADC配置（CFR0）：控制TSC2020配置寄存器CFR0中的参数，如笔模式、扫描模式、瞳孔模式、转换时钟、面板电压稳定时间、预充电时间、感测时间、等待时笔触摸检测和更长采样模式等。
• 多点触摸屏配置（CFR1）：CFR1的低五位用于启用或禁用TSC2020中可用的五行触摸检测，通过点击该部分的绿色LED可以启用或禁用屏幕上的相应行。
• TSC功能配置（CFR2）：可以对TSC2020的预处理功能进行编程，如PINTDAV中断、MAV滤波器、批处理延迟和区域检测等，以根据用户的特定应用或系统实现最佳性能。
• 区域检测阈值选择：与TEMP或AUX区域检测相关，通过配置TSC2020板上的两个控制寄存器来设置AUX和TEMP1/TEMP2的上限阈值。
• TSC2020控制寄存器写入状态：两个状态框显示写入TSC2020控制寄存器的具体内容，当CFR0、CFR1、CFR2或阈值选择设置发生变化时，状态框中的数据会相应更新。

5.2.4 命令行界面标签

点击该标签会显示一个屏幕，通过使用脚本可以灵活地对TSC2020EVM进行读写操作。将脚本的一行或多行输入或加载到命令缓冲区，点击“执行命令缓冲区”按钮即可运行脚本。如果脚本行是读取命令，读取的数据会显示在“数据读写”部分；如果是写入命令，写入的数据字节也会返回到该部分。该标签上有三个LED，脚本执行完成后“req done”LED会亮起（变为绿色），如果发生通信错误，相应的错误LED会亮起。三个读取按钮可以显示TSC2020的阈值、控制和状态寄存器的内容，这些内容也会显示在屏幕的“数据读写”部分。

5.2.5 应用示例标签

该标签展示了使用TSC2020多点触摸数据可以实现的许多应用和特色功能，包含四个子标签：

• 滚动/滑动条示例：该子标签有八个垂直滚动条或滑块，可以通过触摸在触摸屏上移动或滚动。一个或多个触摸可以同时移动一个或多个滑块，“波段标志”指示器显示用户触摸的波段，“速度”滑块可以选择滑块的移动速率。
• 旋转示例：“3 - D动作”子标签显示以太阳为中心的太阳系图像，地球绕太阳旋转并自转，月球绕地球旋转。可以通过一个或多个触摸围绕触摸屏中心顺时针或逆时针移动来旋转太阳系图像，在屏幕底部用手指从左到右触摸可以放大图像（放大），从右到左触摸可以缩小图像（缩小）。还可以使用一只手进行旋转操作，另一只手的一根手指进行缩放操作，实现真正的多点触摸旋转和缩放动作。
• 2 - D旋转、3 - D旋转和缩放示例：“3 - D地球”子标签可以进行2 - D旋转、缩放和3 - D旋转操作。用一根手指围绕触摸屏中心移动可以使地球图像顺时针或逆时针旋转；用两根手指相互靠近可以缩小图像，相互远离可以放大图像；用三根手指同时触摸并移动可以在3 - D空间中旋转图像。
• 更多3 - D旋转和缩放乐趣示例：“抓取 - 抛掷”子标签模拟了一系列功能，包括通过触摸屏幕左下角将地球图像重置到中心，用三个或更多触摸同时抓取地球图像并挤压使其变小，旋转触摸屏幕使地球图像在空间中旋转，最后通过在屏幕上沿直线移动触摸来指定地球图像抛掷的方向，移除所有触摸后地球图像会朝指定方向飞出。

六、日志脚本和数据

6.1 日志脚本和结果

通过文件菜单中的“日志脚本和结果...”选项，可以打开一个文件选择窗口，指定一个日志文件来记录脚本和结果。从此时开始，读写脚本和后续结果会被记录到该文件中。例如，在配置标签中执行的任何操作都会记录数据写入文件；在命令行界面标签中点击读取按钮会记录数据读取和后续的读取结果。

6.2 日志数据到文件

选择文件菜单中的“日志数据到文件...”选项，打开文件选择窗口，指定一个日志文件（默认日志数据文件名为TSC2020evmData.txt）。在后续的软件操作中，数据记录菜单会被启用。当准备开始记录数据到文件时，选择“数据记录 ￫ 开始记录”，数据会被写入文件，直到选择“数据记录 ￫ 停止记录”。当屏幕未被触摸时，AUX、TEMP1和TEMP2值会被写入文件，同时Index、X、Y、(Z{1})和(Z{2})参数的值为9999，表示未更新；当屏幕被触摸时，X、Y、(Z{1})和(Z{2})参数会被写入文件，AUX、TEMP1和TEMP2值为9999。数据文件的格式为：第一列是时间（以毫秒为单位），第2到9列分别是Index、X、Y、(Z{1})、(Z_{2})、AUX、TEMP1和TEMP2，每次新的读取结果会作为文件中的新行。由于开始记录命令后数据会不断更新，记录的数据文件可能会很快变得很大，因此建议只记录必要的数据。

七、总结

TSC2020EVM和TSC2020EVM - PDK评估套件为电子工程师提供了一个强大而全面的平台，用于评估和开发TSC2020电阻式触摸屏控制器。通过灵活的接口设计、丰富的软件功能以及详细的操作说明，工程师可以方便地对TSC2020的各项性能进行测试和优化。在使用这些套件时，需要注意按照操作说明进行硬件设置和软件安装，确保设备的正常运行。同时，要注意遵守相关的警告和限制，如输入输出电压范围、温度限制等，以避免对设备造成损坏。希望本文能够帮助电子工程师更好地了解和使用TSC2020EVM和TSC2020EVM - PDK评估套件，为电子设备的开发带来更多的便利和创新。

你在使用这些评估套件的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。