基於Infineon PSoC CY8C4045SAZI CapSense Controller的觸控運動傳感器檯燈方案

應用場景

人體觸摸感應開關已經存在多年。觸控電容控制 最重要的優勢之一是防止污垢和濕氣進入開關使其粘連或損壞。觸摸感應燈是燈和触摸開關的組合。它們是根據人體電容原理來動作，通過人體觸摸而不是翻蓋、按鈕或其他機械開關動作。它們作為檯燈和床頭櫃燈很受歡迎。觸敏燈開關可以是可調光的，允許通過多次觸摸來調節燈的亮度。

觸摸感應燈是利用電容。當燈單獨放在桌子上時，它具有一定的電容。這意味著如果一個電路試圖用電子給燈充電, 則需要一定數量的電子才能“充滿”它。當您觸摸燈時，您的身體會增加它的容量。需要更多的電子來填充你和燈，電路會檢測到這種差異。這些燈包含一個振盪器，當觸摸金屬板時會改變頻率。

市場優勢

PSoC™ 4 是一種可擴展和可重新配置的平台架構，適用於帶有 Arm® Cortex®-M0+ CPU 的可編程嵌入式系統控制器系列。它將可編程和可重新配置的模擬和數字模塊與靈活的自動路由相結合。PSoC™ 4000S 產品系列是 PSoC™ 4 平台架構的成員。它結合了具有標准通信和定時外設的微控制器、具有一流性能的電容式觸摸感應系統 (CAPSENSE™)、可編程通用連續時間和開關電容器模擬模塊以及可編程連接。PSoC™ 4000S 產品向上兼容 PSoC™ 4 平台的成員，以滿足新的應用和設計需求。

BGT60LTR11AIP 雷達針對快速原型設計和系統集成以及初始產品特性評估進行了優化。此外, 傳感器可以集成到筆記本電腦、平板電腦、電視、揚聲器等系統中，以根據運動（或運動方向）檢測“喚醒”它們，讓它們休眠或在一段時間內未檢測到運動時自動鎖定定義的時間量。這樣，它可以成為這些設備的智能省電功能, 並且還可以消除基於關鍵字激活系統的需要。雷達傳感器提供了將它們隱藏在最終產品內部的可能性，因為它們通過非金屬材料工作。因此，它使技術能夠無縫集成到我們的日常生活中。

硬體

       - 輸入功率規格: 12V/2A
       - LDO (NCP1117DTARKG) 12V輸入電壓轉5V給PSoC CapSense MCU
       - PSoC 4 CapSense MCU (CY8C4045AZI-S413) 為CapSense控制IC
       - 雷達感測: 感測物體靠近做為系統開或關
       - I2C: CapSense的tuning介面
       - SWD: 燒錄介面
       - Reset SW1: Reset 系統 / Reset SW2：從睡眠或深度睡眠中喚醒設備
       - LED driver (BCR431U) 用於驅動 白/黃 LEDs 跟RGB
       - 白/黃LED: 透過PWM訊號驅動調光
       - RGB: 透過PWM訊號驅動混光
       - UART: 用於軟體debug介面
　   - 觸控調光滑軌 用於使用者調光介面
       - 觸控按鍵控制系統，白色LED，黃色LED，RGB開關 

軟體

CapSense 是 Cypress Semiconductor 的專利技術，它使用了一種稱為電容式觸控感測的方法來檢測使用者的觸控輸入。以下是一些關於 CapSense 軟體技術的補充說明：

1. **電容式觸控感測**：CapSense 技術的核心是電容式觸控感測。當一個導體（例如人的手指）接近一個電容式感測器（例如一個 CapSense 按鈕或滑塊）時，它會改變感測器的電容。CapSense 技術可以測量這種電容的變化，並將其轉換為觸控輸入。
2. **自動調諧**：CapSense 技術具有自動調諧功能，這意味著它可以自動調整感測器的靈敏度以適應環境變化。例如，當感測器的環境溫度或濕度變化時，或者當感測器被其他物體（例如塑膠殼或玻璃蓋）覆蓋時，CapSense 技術可以自動調整感測器的靈敏度以確保穩定的觸控性能。
3. **多觸控和手勢識別**：CapSense 技術支援多觸控輸入和手勢識別。這意味著它可以識別多個同時的觸控點，並且可以識別使用者的手勢，例如滑動、捏合、旋轉等。
4. **軟體庫和開發工具**：Cypress 提供了一套完整的軟體庫和開發工具來支援 CapSense 技術。這些工具包括 CapSense 設計助手、CapSense 調諧器和 CapSense 數據視覺化工具等。這些工具可以幫助開發者快速設計和調試 CapSense 應用。

這些都是 CapSense 軟體技術的一部分，它們使得 CapSense 技術能夠在各種產品中提供高效、靈敏和可靠的觸控輸入解決方案。

腳位定義

Pin設定及定義如下圖，設定兩根P[3]1及P[1]2 利用PWM控制3000k 及5000k的LED燈設定和指示LED燈及CAPSENSE的pin define 

LED PWM 配置

White_LED_3_1及Yellow_LED_1_2設置PWM Pin。

LED PWM 設定

如下圖搜尋PWM 選PWM將下圖拖拉出來設定

CapSense 設定

根據使用者需求設定CapSense technology為CSX 或CSD 以及相對應的參數(如下圖)

Pin腳設定

設為Digital ouput, HW connection.
Drive mode設為Strong drive. 
Initial drive state 設為High(1)

時鐘設定

White_LED_PWM設定如下圖，將初始值Period設定1000，Compare設定為0
將Clock設定1khz.

邏輯控制

關於邏輯控制是使用 MCU 中的邏輯判斷和控制訊號來控制 LED 燈的亮度。MCU 使用 CAPSENSE（電容感應）技術來偵測觸摸操作，當使用者觸摸觸摸感應器時，CAPSENSE 感測到變化的電容值。

透過邏輯控制，MCU 能夠根據 CAPSENSE 感應器的輸入訊號，判斷是否有觸摸事件發生。如果偵測到觸摸事件，MCU 將根據觸摸的位置或強度等資訊，使用 PWM（脈寬調變）技術來調整 LED 燈的亮度。

使用Sense Tuner來調教設定觸摸閾值、判斷觸摸狀態、以及實驗計算 PWM 的脈寬和頻率等。這些邏輯控制操作通過程式設計及使用PSoC Creator來設定MCU內部設定值來實現，以達到根據觸摸操作來控制 LED 燈的亮度的目的。

** 原廠參考資料來源連結: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN64846_Getting_Started_with_CapSense-ApplicationNotes-v26_00-EN.pdf?fileId=8ac78c8c7cdc391c017d071c431e2179