TSC2101EVM评估模块：功能探索与使用指南

概述

在电子工程领域，对新设备和芯片的评估与开发是推动技术进步的关键环节。TSC2101EVM作为一款触摸屏幕控制器评估模块，为工程师们提供了一个便捷的平台，用于测试和评估TSC2101这一先进的触摸屏幕控制器。本文将深入介绍TSC2101EVM的功能、使用方法以及注意事项，希望能为电子工程师们在相关设计中提供有价值的参考。

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一、TSC2101 设备特性

TSC2101 是一款功能强大的 PDA 模拟接口电路，具备多项出色特性。它集成了一个完整的 12 位 A/D 电阻式触摸屏转换器，包含驱动和控制电路，能够精确测量触摸压力。通过标准的 SPI 串行接口，TSC2101 可以与主机控制器进行高效通信。同时，它还提供了两个辅助模拟输入和一个电池电压测量功能，电池测量功能可在仅 2.7V 供电的情况下读取高达 6V 的电池电压。此外，芯片上的温度传感器能实现 1°C 的分辨率测量。值得一提的是，TSC2101 还配备了高性能音频编解码器，可通过 I2S 接口进行音频数据的传输。

二、EVM 基本信息

（一）电源与计算机要求

TSC2101EVM 的供电方式较为灵活，既可以通过 USB 端口供电，也可以使用外部 6 - 10Vdc 的电源。在计算机要求方面，该评估模块的软件设计基于 Windows 平台，支持 Windows 98SE、2000、XP 等系统。最低要求为 IBM 兼容的奔腾 PC 或更高配置，64MB 以上的 RAM，20MB 以上的可用硬盘空间，以及 CD - ROM 驱动器和 USB 端口。

（二）输入输出接口

1. 模拟输入输出：触摸屏输入通过 J3 或 J1 接入，其中 J3 是 3M 触摸系统标准接口。其他模拟输入通过 J4 接入，AUX 输入范围为 0 - 3.3V，电池输入 VBAT 范围为 0 - 6V。音频方面，有多种输入输出接口，如 J6 用于连接手机麦克风信号，J7 可连接耳机，J8 可连接 32Ω 扬声器，J9 可连接 8Ω 扬声器。
2. 外部电压参考：若使用外部电压参考，可通过 J5 输入到 TSC2101 设备。

三、使用步骤

（一）开箱检查

打开 TSC2101EVM 包装盒后，需检查套件内的物品是否齐全，包括 TSC2101EVM 板（PWB 6444330）和 CD - ROM（6444333）。若有部件缺失，应及时联系德州仪器进行更换。

（二）默认配置

TSC2101EVM 的默认配置在表 2 - 1 中有详细说明。在使用前，务必确保电路板按照默认设置进行配置，例如 SW1 用于启用不同电压的电源，SW2 用于选择不同的控制模式等。

（三）软件安装

将 CD - ROM 放入计算机的 CD - ROM 驱动器，找到并运行 Setup 程序。若使用 Windows 2000 或 XP 系统，需要管理员权限才能完成安装。安装完成后，使用 USB 电缆将 PC 与 TSC2101EVM 连接，首次连接时可能会提示检测到新设备。连接成功后，即可启动 TSC2101EVM 软件。

（四）功能使用

1. 触摸屏功能：若要使用触摸屏功能，需将 4 线电阻式触摸屏连接到 J3 或 J1。连接后，当触摸屏幕时，软件界面会实时更新显示触摸位置。
2. 音频功能：当连接扬声器到 J9 时，插入 USB 电缆或启动软件时会听到提示音。同时，评估模块默认启用侧音功能，开机后可通过连接到 J9 的扬声器听到内置麦克风的声音。

四、操作细节

（一）开关与跳线设置

1. 开关功能：SW1 可控制 1.8V、3.3VA 和 3.9V 电源的启用或禁用，用于评估 TSC2101 的上电/下电性能。SW2 用于选择不同的总线控制模式，如 SPI、I2S、MCLK 等。SW3 用于选择耳机接口的电容模式或无电容模式。
2. 跳线功能：多个跳线用于选择不同的功能，如 MIC BIAS 来源、电源供应、IOVDD 电压等。例如，JMP3 可选择麦克风偏置电压的来源，JMP6 可选择 USB 或外部电源供电。

（二）I/O 连接器与信号

评估模块上有多种连接器，用于不同的输入输出功能。如音频连接器 J6、J7、J8、J9 用于音频信号的输入输出；USB 接口连接器 J10 用于连接 PC；外部电源连接器 J11、J12 可提供外部电源；音频数据（I2S）连接器 J13 用于传输音频数据；外部 SPI 连接器 J14 可连接外部 SPI 设备；触摸屏连接器 J3、J1 用于连接触摸屏；模拟输入连接器 J4 用于输入电池和辅助信号。

（三）电路描述

1. USB 微处理器：TSC2101EVM 通过 TAS1020B 流媒体音频处理器 U10 实现与 PC 的 USB 连接。SPI 接口可由外部 SPI 头 J14 或通过 USB 由板载微处理器 U10 控制。固件存储在串行 EEPROM 芯片 U2 中，只有当 U2 的 A1 地址线拉低时，U10 才会加载固件。
2. 电源供应：电源可通过 USB 接口或外部电源提供，外部电源需提供 6 - 10Vdc 的电压。板上有两个线性调节器 U3 和 U4，分别调节数字和模拟电源。同时，每个调节电源都有相应的 LED 指示灯，方便用户判断电源状态。
3. 触摸屏和模拟输入：电池和辅助输入通过 J4 接入，每个输入都可添加 RC 滤波器以提高信号质量。触摸屏可连接到 J3 或 J1。
4. 音频接口电路：可通过 J6 连接驻极体麦克风，麦克风偏置电压可由 TSC2101 或外部电阻提供。板上还有一个内置麦克风，可在无外部麦克风时使用。耳机接口通过 J7 连接，音频输出可连接到扬声器 J8 或 J9。

（四）软件功能

1. 人机界面屏幕：软件界面为简单的六标签界面，默认显示人机界面屏幕。该屏幕反映触摸屏状态，底部状态栏显示 PC 与 EVM 的通信状态和每秒的读数数量。可选择 X 和 Y 或 X、Y、Z 扫描模式，以及实心或点状显示模式。
2. 数据采集屏幕：可进行非触摸数据采集，包括电池和辅助输入电压测量以及温度测量。还可启用缓冲功能，将数据存储到 TSC2101 内存空间的页面 3 中。缓冲功能有自控制模式和主机控制模式，可通过相应按钮进行切换。
3. 配置屏幕：用于配置 TSC2101 A/C 转换器和参考的各项参数，如 ADC 分辨率、转换时钟、面板电压稳定时间等。还可选择内部或外部参考电压，设置自动测量模式和阈值等。
4. 音频屏幕：通过三个标签控制 TSC2101 的音频功能，包括音频 I2S 端口设置、PLL 参数设置、ADC 和 DAC 配置、GPIO 功能设置等。还可设置耳机、手机、侧音、按键点击音等的增益和功率。

五、注意事项

（一）电压范围

操作 TSC2101EVM 时，务必确保输入电压在 0 - 10Vdc 范围内，输出电压为 3Vdc。超出指定输入范围可能导致意外操作或设备损坏，如有疑问，应在连接输入电源前联系德州仪器现场代表。

（二）负载范围

连接负载时，需确保负载在指定输出范围内，否则可能导致意外操作或设备永久损坏。在连接负载前，应查阅 EVM 用户指南，如有不确定情况，可联系德州仪器现场代表。

（三）温度问题

在正常运行过程中，部分电路组件的外壳温度可能超过 40°C，某些组件在输入和输出范围正常的情况下，可在 80°C 以上正常工作。在操作过程中，靠近这些组件放置测量探头时，需注意其可能会很烫。

（四）静电防护

由于评估模块采用开放式结构，用户有责任采取适当的静电放电防护措施，以避免设备受到静电损坏。

总结

TSC2101EVM 评估模块为工程师们提供了一个全面的平台，用于测试和评估 TSC2101 触摸屏幕控制器的各项功能。通过了解其设备特性、操作步骤、注意事项等，工程师们可以更好地利用该评估模块进行相关设计和开发工作。在实际使用过程中，务必严格按照用户指南进行操作，以确保设备的正常运行和性能发挥。你在使用 TSC2101EVM 过程中遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。