探索TSC2046EVM与TSC2046EVM - PDK：功能、操作与设计要点

在电子工程师的日常工作中，评估模块和开发套件是验证和开发新设计的重要工具。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的TSC2046EVM和TSC2046EVM - PDK，看看它们能为我们带来哪些便利和可能性。

文件下载：TSC2046EVM.pdf

一、EVM概述

1.1 特性

TSC2046EVM是一款针对TSC2046四线电阻式触摸屏控制器的全功能评估板。其模块化设计使其能够与各种DSP和微控制器接口板配合使用，为工程师提供了极大的灵活性。而TSC2046EVM - PDK则是一个完整的评估套件，它包含基于USB的主板和适用于运行Microsoft Windows操作系统的个人计算机的评估软件。

1.2 简介

TSC2046EVM采用德州仪器的模块化EVM外形规格，可直接评估TSC2046的性能和操作特性，方便软件开发和系统原型设计。它与德州仪器的5 - 6K接口板（SLAU104）以及其他第三方板（如SoftBaugh的HPA449演示板和Hyperception的Speedy33™）兼容。

二、接口设计

2.1 模拟接口

为了实现最大的灵活性，TSC2046EVM设计了便于与多个模拟源接口的功能。在J1处，使用Samtec的SSW - 110 - 22 - F - D - VS - K和TSM - 110 - 01 - T - DV - P提供了一个方便的10针双行插针/插座组合，可访问TSC的模拟输入引脚。具体的引脚定义如下：	引脚编号	信号	描述
J1.2	X+	触摸屏X+电极
J1.4	X-	触摸屏X-电极
J1.6	Y+	触摸屏Y+电极
J1.8	Y-	触摸屏Y-电极
J1.10	VBAT	电池输入，0V至6V
J1.12	AUX	辅助输入，0V至VREF
J1.14、J1.16	Unused	未使用
J1.18	REF(-)	连接到模拟地
J1.20	REF(+)	外部参考源输入（2.5V标称值）
J1.15	Unused	未使用
J1.11 - J1.19（奇数）	AGND	模拟接地连接（除J1.15）

2.2 数字接口

TSC2046EVM同样易于与多个控制平台接口。在J2处，使用相同的Samtec部件提供了10针双行插针/插座组合，可访问TSC的数字控制和串行数据引脚。数字接口引脚定义如下：	引脚编号	信号	描述
J2.1、J2.6、J2.8、J2.12、J2.14、J2.17、J2.19	Unused	未使用
J2.2	BUSY	TSC忙碌标志
J2.3	SCLK	串行时钟
J2.4、J2.10、J2.18	DGND	数字接地
J2.5	SCLKR	串行时钟返回（用于DSP主机系统）
J2.7	SS	从选择 - 低电平有效信号，启用数据传输。在DSP主机系统上为帧同步
J2.9	FSR	帧同步返回（用于DSP主机系统）
J2.11	MOSI	从主机到TSC的串行数据输入
J2.13	MISO	从TSC到主机的串行数据输出
J2.15	PENIRQ	来自TSC的笔中断输出
J2.16	SCL	I²C总线串行时钟
J2.20	SDA	I²C总线数据线

2.3 电源供应

J3为TSC2046EVM提供了与公共电源总线的连接。电源供应引脚如下：	信号	引脚编号	信号	引脚编号
Unused	1、2	+5VA	3
Unused	4	AGND	5
DGND	6	+1.8VD	7
+VD1	8	+3.3VD	9
+5VD	10

当电源供应到J3时，JMP5允许将四种不同的直流电压之一应用于TSC的数字部分。TSC2046EVM - PDK主板（USB - MODEVM接口板）为TSC2046EVM的J3提供电源，主板的电源可以通过USB连接或板上的端子块提供。

三、电源相关设计

3.1 TSC电源

TSC2046的VCC电源可以由+5V或+3.3V提供，通过JMP4选择。默认工厂条件下（JMP4引脚3 - 4短路），TSC的电源通过电感从J3.9（+3.3VD）提供，以防止数字噪声耦合到模拟电源中。当JMP4引脚1 - 2安装短路器时，电源来自J3.3（+5VA）。

TSC2046的IOVDD通过JMP5选择。默认工厂条件下（JMP5引脚5 - 6短路），IOVDD设置为3.3V。其他设置如下：	短路器位置	IOVDD	来自J3引脚的电压
1 - 2	+VD1	8
3 - 4	+5VD	10
5 - 6	+3.3V	9
7 - 8	+1.8V	7

3.2 独立操作

当作为独立EVM使用时，模拟电源可以应用于TP1（参考TP2），IOVDD可以应用于TP3（参考TP4）。但在给EVM供电之前，一定要验证所有电源是否在TSC2046数据手册所示的安全操作范围内。

3.3 USB - MODEVM接口电源

USB - MODEVM接口板可以从多个不同的源供电，包括USB、6VDC - 10VDC AC/DC墙式电源（不包括）和实验室电源。不同电源供电时，JMP6的设置不同。当从USB连接供电时，JMP6应在引脚1 - 2安装短路器；当从6V - 10VDC供电时，JMP6应在引脚2 - 3安装短路器。如果使用实验室电源提供各个电压，JMP6不应安装短路器。每个电源电压都有一个LED（D1 - D7），当电源激活时会亮起。

3.4 参考电压

TSC2046有一个内部电压参考，也可以通过TSC2046EVM的J1引脚20提供外部参考（参考模拟地J1引脚18）。要将外部参考电压路由到TSC2046，必须安装JMP1。同样，在给EVM供电之前，要验证外部参考电压是否在TSC2046数据手册所示的安全操作范围内，并对TSC2046进行编程以使用外部参考（如果使用的话）。

四、EVM操作

4.1 模拟输入

模拟输入源（触摸屏、辅助输入和电池输入）可以直接应用于J1（顶部或底部），也可以通过模块化EVM系统可用的信号调理模块应用。

4.2 数字控制

数字控制信号可以直接应用于J2（顶部或底部）。模块化的TSC2046EVM还可以直接连接到DSP或微控制器接口板（如HPA449），或者如果作为TSC2046EVM - PDK的一部分购买，则可以连接到USB - MODEVM接口板。要获取EVM或TSC2046兼容的接口和/或附件板的当前列表，可以查看TI网站上的相关产品文件夹。

4.3 默认跳线位置

EVM上的跳线及其工厂默认条件如下：	跳线	短路器位置	跳线描述
JMP1	OPEN	将外部参考连接到TSC2046（默认断开，使用TSC2046内部参考）
JMP2	CLOSED	将模拟地（AGND）连接到数字地（DGND）。默认连接
JMP3	CLOSED	EEPROM地址选择 - 安装并与USB - MODEVM一起使用时，主板的固件从TSC2046EVM板上的EEPROM执行。这是默认模式
JMP4	3 - 4	模拟电源选择（默认+3.3VD）
JMP5	5 - 6	IOVDD电源选择（默认+3.3VD）

五、套件操作

5.1 TSC2046EVM - PDK框图

TSC2046EVM - PDK由两个连接在一起的电路板组成，主板是USB - MODEVM接口板，子卡是前面提到的TSC2046EVM。USB - MODEVM接口板旨在用于USB模式，通过板载USB控制器设备控制已安装的EVM。不过，也可以通过SW2控制外部驱动所有数据总线（I²C、SPI、I²S/AC97）。

5.2 快速启动

首先要确保TSC2046EVM安装在USB - MODEVM接口板的最顶部位置，使用J11、J12和J13。然后将CD - ROM放入PC的CD - ROM驱动器，找到并执行安装程序，安装TSC2046评估软件。安装主程序后，按照提示安装NI - VISA 3.1 Runtime。安装完成后，将USB电缆从PC连接到USB - MODEVM接口板，启动TSC2046评估软件，软件应自动找到TSC2046EVM。要使用触摸屏功能，需要将四线电阻式触摸屏连接到TSC2046EVM的J1。

5.3 USB - MODEVM接口板

USB - MODEVM接口板是为基于8051内核的TAS1020B流式音频USB控制器设计的，有两个模块化EVM位置。对于TSC2046，TSC2046EVM安装在最顶部的EVM插槽，将TSC2046数字控制接口连接到SPI端口。如果需要外部SPI控制，可以将信号应用于J15，但要确保SW2设置为禁用USB SPI控制。

5.4 程序描述

安装TSC2046EVM - PDK软件后，就可以开始对TSC2046进行评估和开发。

• 触摸屏功能面板：当在触摸屏上检测到触摸时，该面板中的触摸屏框会更新。触摸屏幕时，屏幕上的动作会转换为框中的像素。软件会读取X、Y和Z值并显示在触摸屏框右侧。触摸压力增加时，像素大小变大；轻触则像素变小。显示的Z值与TSC2046数据手册中描述的不同，该值通过TSC2046数据手册中的公式2计算，但不乘以(R_{X - plate})电阻，范围从0到3及更大，数字越小表示屏幕上的按压越用力。可以使用“Maximum Z Value to Display”旋钮设置阈值，以消除因触摸屏机械弹跳可能产生的虚假点显示。按下屏幕上的“Clear Graph”按钮可以清除显示。
• 数据采集功能面板：TSC2046可以测量电池电压、辅助输入电压和温度。该面板显示这些参数的测量值，测量仅在触摸屏未被按压时更新。温度显示使用TSC2046数据手册中描述的两种方法。使用TEMP0和TEMP1测量可以实现2°C分辨率和精度的温度读数；仅使用TEMP0测量可以实现0.3°C分辨率，但需要知道25°C时的TEMP0值，通常需要用户进行校准，该程序假设25°C时(TEMP0 = 600 mV)。
• 配置面板：可以将TSC2046配置为8位或12位分辨率模式，该面板控制模式选择。触摸屏测量可以在单端或差分模式下进行，单端模式使用时建议使用外部参考，但单端测量不适合触摸屏使用，因为差分模式能得到更准确的结果。还可以从该面板设置TSC2046的两个掉电位。
• 数据记录：软件可以将从TSC2046获取的数据记录到制表符分隔的文件中，适合导入电子表格。要进行数据记录，先进入“File”菜单，选择“Log Data to File...”，指定要写入数据的文件，同时启用“Datalogging”菜单。开始记录数据时，选择“Datalogging ￫ Start Logging”，停止记录时选择“Datalogging ￫ Stop Logging”。屏幕未被触摸时，VBAT、AUX和TEMP值写入文件，X、Y、Z1和Z2参数值为9999；屏幕被触摸时，X、Y、Z1和Z2参数写入文件，VBAT、AUX和TEMP值为9999。由于程序以每秒约400次读数的速度不断更新，数据记录文件可能会快速变大，因此只记录必要的数据。数据文件的格式是第一列是毫秒时间（程序中的计时器，可任意开始计数），然后是X、Y、Z1、Z2、VBAT、AUX1、TEMP0和TEMP1列，每次新读数为文件中的一行。

六、物料清单和原理图

文档提供了模块化TSC2046EVM和USB - MODEVM接口板（仅包含在TSC2046EVM - PDK中）的完整物料清单，以及两者的原理图作为参考。

七、注意事项

7.1 FCC警告

该设备仅适用于实验室测试环境，它会产生、使用并可能辐射射频能量，未经过FCC规则第15部分J子部分规定的计算设备限值测试。在其他环境中操作可能会对无线电通信造成干扰，用户需要自行承担纠正干扰的费用。

7.2 EVM重要通知

该评估套件仅用于工程开发或评估目的，不适合商业使用。产品可能在设计、营销和制造相关的保护考虑方面不完整，包括最终产品中通常包含的产品安全措施。作为原型，该产品不属于欧盟电磁兼容性指令的范围，可能不符合该指令的技术要求。如果评估套件不符合EVM用户指南中规定的规格，可以在交付日期起30天内退还以获得全额退款。用户需承担产品正确和安全处理的所有责任和义务，并对TI因产品处理或使用产生的所有索赔进行赔偿。产品可能未通过监管合规或机构认证（FCC、UL、CE等），由于产品的开放式结构，用户有责任采取适当的静电放电预防措施。

7.3 EVM警告和限制

操作该EVM时，输入电压范围应在1.8V至5V之间，输出电压范围应在0V至5V之间。超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对EVM造成不可逆转的损坏；连接负载超出指定输出范围可能导致意外操作和/或对EVM造成永久性损坏。正常运行时，一些电路组件的外壳温度可能高于30°C，只要保持输入和输出范围，EVM设计为某些组件在高于85°C时仍能正常运行，这些组件包括但不限于线性稳压器、开关晶体管、传输晶体管和电流感测电阻器。操作时在这些设备附近放置测量探头时，要注意这些设备可能很烫。

总之，TSC2046EVM和TSC2046EVM - PDK为电子工程师提供了一个全面的平台来评估和开发基于TSC2046的触摸屏应用。在使用过程中，一定要仔细阅读文档，遵守相关的注意事项和操作指南，这样才能充分发挥其功能，避免不必要的问题。大家在使用这些套件的过程中遇到过什么有趣的问题或者有什么独特的经验吗？欢迎在评论区分享。