PCapØ1-EVA-KIT评测系统：电容测量芯片评估的利器

在电子工程师的工作中，对芯片性能的评估是至关重要的环节。今天，我们就来详细介绍一款用于评估PCapØ1芯片的评测系统——PCapØ1-EVA-KIT。

文件下载：PCAP01-EVA-KIT.pdf

一、评测系统概述

1.1 系统组成

PCapØ1-EVA-KIT评测系统为全面评估PCapØ1芯片提供了完整的解决方案。它主要由主板、插件模块、基于Windows的评估软件、汇编器软件以及PICOPROG编程设备组成。通过PICOPROG V2.0编程设备，评测板可与PC的USB接口相连。

1.2 组件清单

• PCapØ1-MB主板：连接PICOPROG编程器，提供多种电源选项，可通过墙插电源供电，电压可通过跳线设置在1.8V至4.5V之间，还支持电池供电，电源状态由绿色LED指示。
• PC01-AD插件模块：基于QFN32封装的PCapØ1-AD，用于连接电容和电阻进行不同功能的评估。
• PICOPROG V2.0编程器：实现评测板与PC之间的通信和编程。
• 高密度DSUB15电缆：连接评测板和编程器。
• USB电缆：将PICOPROG V2.0连接到PC。
• 9V墙式电源供应单元：为系统提供电源。
• CD-ROM：包含软件和数据手册。

二、电容和电阻的连接

2.1 电容测量

为了评估PCapØ1的电容测量功能，插件模块预组装了47pF的陶瓷电容，连接到8个端口PC0至PC7，作为浮动模式的单传感器，即每个电容连接在两个端口之间，共有4个47pF的板载电容。其中，连接在端口PC0和PC1之间的电容作为参考电容。在评估过程中，当熟悉芯片的测量结果后，可以将这些固定电容替换为实际应用中的电容传感器。如果要以接地模式连接电容传感器，模块两端提供了GND点，可用于焊接传感器的接地连接。能连接到评测套件的电容传感器典型值范围为30pF至3.5nF，参考电容应与传感器处于同一数量级，根据传感器的值，需要选择合适的内部电阻进行测量。对于预组装的47pF电容，180kOhm的内部放电电阻效果较好。

2.2 温度测量

评测套件通过RDC（电阻 - 数字转换器）端口提供了温度测量的功能。片上热敏电阻与片上由多晶硅制成的温度稳定参考电阻配合，足以观察PCapØ1芯片的温度测量能力。也可以将参考电阻和热敏电阻外部连接到芯片，温度稳定的参考电阻应连接到插件模块的PT2REF端口，外部热敏电阻（如PT1000传感器）可连接到端口PT0（或PT1，但标准固件目前不支持PT1）。无论哪种情况，温度测量都需要将一个33nF C0G的外部电容连接到芯片，该电容已预组装在板上。

2.3 脉冲代码生成

PCapØ1芯片的电容或温度测量结果可以以脉宽调制（PWM）或脉冲密度调制（PDM）信号的形式输出。这些输出信号可以经过滤波生成模拟输出信号，用于进一步控制。脉冲宽度或脉冲密度代码可以在端口PG0、PG1、PG2或PG3生成。由于模块中PG0和PG1用于SPI接口，硬件允许在PG2或PG3上获得有效的脉宽/密度调制信号。但当使用I2C通信模式时，也可以选择在端口PG0和PG1上获得脉冲信号。

2.4 主板功能

主板连接到PICOPROG编程器，提供多种电源选项，包括墙插电源和电池供电。主板上有一个“Current”跳线，可以直接测量PCapØ1芯片在运行期间的电流消耗。所有接口信号和通用I/O信号可以通过单独的跳线进行监控。

三、评估软件

3.1 软件安装

PCapØ1 -EVA软件支持多种Windows操作系统，如Windows 2000、XP、Vista（需使用Windows 7的软件/驱动程序）和Windows 7。安装步骤因操作系统而异：

• Windows 7系统：从CD中的“Software PCap01-Evaluation-Software setup.exe”安装评估软件和Picoprog编程器的驱动程序。安装完成后，会弹出一个批处理文件窗口，按照提示操作，包括拔插编程器、安装未签名的驱动程序、重启系统等。重启后，从开始菜单以管理员身份启动应用程序，选择“Standard”模式，Picoprog编程器的LED应变为绿色，软件初始化后进行接口验证。
• Windows XP系统：同样从CD中的“Software PCapØ1-Evaluation-Software setup.exe”安装软件和驱动程序。安装完成后，批处理文件会提示重新连接编程器，然后重启系统。重启后，按照“发现新硬件”向导的提示进行操作，安装未签名的驱动程序。最后，从开始菜单启动评估软件，选择“Standard”模式，完成驱动安装和接口验证。

3.2 图形用户界面

软件启动后会弹出一个小窗口，提供操作模式选择，一般建议从标准模式开始，因为它提供了所有选项。湿度选项则是为湿度固件简化和指定显示界面，具体细节可参考湿度评估套件的数据手册。接下来会显示主前面板，图形用户界面提供了各种窗口，用于在线配置、参数和校准数据设置，以及测量数据的图形和数值显示。

3.3 前面板

前面板是主要窗口，右侧有六个通用按钮：

• Graph：打开一个窗口，用于图形化显示测量数据。
• Start Measurement：开始或停止正在进行的测量。
• Write Config.：将评估软件中的当前设置再次传输到芯片（如有疑问时使用）。
• Power up Reset：上电复位后，可能需要执行“Write Config.”操作。
• Partial Reset：部分复位时，芯片的前端和处理器会重新初始化。
• Verify Interface：当一切正常时，按下此按钮可确认SPI / I2C接口是否存在，并显示软件的版本号。

3.4 前面板菜单

• File Menu：包括打开配置文件（*.cfg）、保存自己的配置、下载固件（OTP/SRAM）、从OTP读取配置信息以及关闭评估软件等功能。
• Application Menu：可将评估软件设置为标准显示模式或专门用于湿度固件的特殊显示模式。
• Tools Menu：提供运行测量、打开图形显示窗口、打开诊断窗口、加载和保存显示设置、读取结果寄存器、选择SPI或I2C接口、打开寄存器窗口和参数/校准窗口等功能。
• Help Menu：包括打开帮助窗口、查看编程器信息和软件版本等功能。

3.5 特殊窗口

• OTP/SRAM Communication Window：可选择并打开固件文件（.hex），读取和写入SRAM和OTP，还可以将配置寄存器的当前内容写入OTP预留空间。
• Diagnostics Window：用于实时数值显示测量结果，主要显示读取寄存器的内容，其内容取决于固件。窗口有12列信息，包括寄存器名称、结果、移位、因子、偏移、跨度、最终结果、平均值、标准偏差和信噪比等。
• Graph Window：在右下角的字段中选择要显示的数据，按下相应按钮使其变绿即可显示数据。图形下方有各种缩放、居中或其他缩放选项，还可以将显示的数据存储到文本文件中，并通过“Data Reduction”字段定义数据缩减级别。
• Registers Window：以十六进制格式显示当前使用的配置数据和结果寄存器的内容，状态位也会显示。
• Parameter Window：显示参数寄存器的内容和支持的校准数据，其内容强烈依赖于固件。参数寄存器用于缩放脉冲输出接口，并告知固件是否使用差分传感器。

3.6 首次测量步骤

• 下载固件：启动评估软件后，首先从“File”菜单中选择“OTP/SRAM”，打开“OTP/SRAM通信窗口”，选择“Open File”，在PCapØ1程序文件夹的“data”文件夹中找到“PCap01_standard.hex”固件文件，按下“Write SRAM”按钮，等待写入过程完成，然后按下“Read SRAM”进行验证。
• 加载配置文件：在“File”菜单中选择“Open Config”，选择“PCap01_initial.cfg”配置文件，该配置适合初始组装有浮动47pF电容的评估板。
• 加载标准设置文件：加载标准设置文件，以便在诊断窗口和图形窗口中获得合理的显示。
• 开始测量：打开诊断窗口和图形窗口，按下“Start Measurement”按钮开始测量。

四、汇编器

4.1 汇编器安装

将CD-ROM插入计算机，运行“SoftwarePCap01_Assembler 2.0.3setup.exe”安装程序，根据需要重启计算机。安装完成后，在开始菜单中会找到“PCapØ1 Assembler”项目，运行该项目即可启动汇编器程序。

4.2 汇编器运行

4.2.1 汇编器在线帮助

可从菜单或按下F1按钮打开汇编器的在线帮助，获取详细的软件描述。

4.2.2 汇编器页面

“Assembler”选项卡是打开所有源代码和包含文件的主窗口，底部有状态消息窗口和操作汇编器的按钮。点击“Opcode-Help (F2)”绿色链接可弹出集成在线帮助，提供可用操作码的详细信息。主要控制按钮包括：

• Assembler button：按下“Compile”按钮可将源代码与相应的头文件编译成可下载的十六进制代码。如果编译成功，会显示相应消息；如果编译失败，会显示错误消息。
• Save Project button：当源代码（.asm）文件和所有相应的包含（.h）文件在“Assembler”选项卡中打开时，按下此按钮可将所有文件组合并保存到一个项目文件（.prj）中。项目文件的名称与.asm文件相同。
• Open Project button：用于打开已保存的项目（*.prj文件）。
• Status message window：显示汇编器的输出消息，包括编译成功的文件路径或错误消息（包括错误发生的行号和文件名）。
• Opcode-Help：点击“Op code-Help (F2)”绿色链接可弹出操作码在线帮助窗口，详细解释每个支持的操作码。

4.2.3 下载页面

“Download”选项卡显示编译后的十六进制代码，可将其下载到PCapØ1芯片中。十六进制文件以每行16字节的形式显示，窗口顶部显示文件的位置。可以使用前面板软件将该十六进制文件写入PCapØ1芯片的OTP或SRAM中。

4.2.4 汇编器设置

通过“Tools”菜单中的“Settings”选项，可以对汇编器和编辑器进行不同的设置，包括环境设置和编辑器设置等。

五、其他信息

5.1 文献指南

提供了相关的数据手册、白皮书和应用笔记的信息，所有可用文档可从acam网站（http://www.acam.de/download-center/picocap）下载。

5.2 文档历史

记录了文档的版本更新信息，包括修正内容和更新日期。

六、附录

6.1 原理图

提供了主板和PCa01 AD模块的原理图，帮助工程师了解系统的电路结构。

6.2 布局图

展示了PCa01 AD模块的布局图，方便工程师进行硬件设计和调试。

PCapØ1-EVA-KIT评测系统为电子工程师提供了一个全面、便捷的平台，用于评估PCapØ1芯片的电容测量、温度测量和脉冲生成等功能。通过合理使用该系统的硬件和软件，工程师可以更好地了解芯片的性能，为实际应用提供有力支持。你在使用类似评测系统的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。