MA51T12B

MA51T12B 用户手册 V1.2 12 通道电容式触控按键专用芯片 上海中基国威电子股份有限公司 SHANGHAI SINOMICON ELECTRONICS CO., LTD 我司保留对产品在可靠性、功能和设计方面的改进作进一步说明的权利 用户手册的更改，恕不另行通知 MA51T12B 用户手册 目录 1 产品简述 .......................................................................................................................................................... - 3 - 2 产品特性 .......................................................................................................................................................... - 4 - 3 引脚定义 .......................................................................................................................................................... - 5 - 4 芯片配置方式 .................................................................................................................................................. - 6 4.1 IIC 接口 ............................................................................................................................................................... - 6 4.1.1 START 和 STOP 条件 ................................................................................................................................. - 6 - 4.1.2 数据位 .................................................................................................................................................... - 6 - 4.1.3 从机地址设置 ........................................................................................................................................ - 6 - 4.1.4 数据传输 ................................................................................................................................................ - 6 - 4.1.5 寄存器操作方式 .................................................................................................................................... - 7 4.2 寄存器 ................................................................................................................................................................. - 7 4.2.1 寄存器列表 ............................................................................................................................................ - 7 - 4.2.2 寄存器说明 ............................................................................................................................................ - 7 4.3 操作流程 ........................................................................................................................................................... - 12 5 典型应用 .........................................................................................................................................................- 13 5.1 应用原理图 ....................................................................................................................................................... - 13 5.2 相关配置 ........................................................................................................................................................... - 13 - 6 电气特性 .........................................................................................................................................................- 15 6.1 极限参数 ........................................................................................................................................................... - 15 6.2 工作条件 ........................................................................................................................................................... - 15 6.3 DC 特性 ............................................................................................................................................................. - 15 - 7 封装信息 .........................................................................................................................................................- 16 - 上海中基国威电子股份有限公司 2 / 16 MA51T12B 用户手册 1 产品简述 MA51T12B 是一款电容传感专用芯片，最多支持 12 个电容检测通道，通过 IIC 接口可方便的进行参数 和工作模式配置，以及进行键值读取等。应用方案实现外围电路精简，开发简单，既为用户降低了整体 BOM 成本，也为用户实现小型化产品提供了必要条件。 MA51T12B 适用于各种电容传感应用方案，例如触控按键，水位检测，接近手势识别等。产品支持低 功耗睡眠唤醒，睡眠工作电流低至 10uA，可以满足绝大多数电池供电设备应用。产品出色的抗干扰性能 使产品可以适应大部分的恶劣应用环境，特别是在触控按键应用领域中，产品的防水、防辐射干扰，以及 电流注入测试等方面的性能表现突出，得到广大用户的一致认可。 上海中基国威电子股份有限公司 3 / 16 MA51T12B 用户手册 产品特性 2       触 控 12 个电容检测通道，外围电路极简 IIC 通信接口用于键值读取和工作参数配置 每个按键灵敏度单独可调 低功耗模式工作电流小于 10uA，支持触摸唤醒 支持触摸中断唤醒上位机，IIC 通讯在不丢通讯数据的情况下可直接唤醒芯片    工作条件 VDD 工作电压范围 2.2~5.5V 工作温度范围 -40~85℃   典型封装 TSSOP20 QFN20 上海中基国威电子股份有限公司 4 / 16 MA51T12B 用户手册 3 引脚定义 TK1 P05 1 20 P04 I2C_EN TK12 P06 2 19 P03 INT TK2 P07 3 18 P02 SDA TK3 P10 4 17 P01 SCL VSS VSS 5 16 P00 ID_SEL TK5 P12 6 15 VDD VDD TK6 P11 7 14 P21 TK11 TK4 P13 8 13 P20 CX TK7 P14 9 12 P17 ISPCK/TK10 TK8 P15 10 11 P16 ISPD/TK9 TSSOP20 符号 VDD VSS TK1~12 CX SCL SDA I2C_EN INT 描 述 电源 地 电容检测通道 1~12 积分电容 IIC 时钟线 IIC 数据线 IIC 片选信号 中断输出 类型 P P A A I IO I O ID_SEL 从机地址选择 I ISPCK ISPD 编程时钟管脚 编程数据管脚 I IO 上海中基国威电子股份有限公司 备注 工作范围 2.2~5.5V — — 接 2~33nf 电容 内部 10K 弱上拉 内部 10K 弱上拉 低电平使能，高电平禁止 — 接 VSS,从机地址 0X68 接 VDD,从机地址 0X78 复用编程模式管脚，开发阶段建议 保留焊点用于升级使用 5 / 16 MA51T12B 用户手册 芯片配置方式 4 4.1 IIC 接口 4.1.1 START 和 STOP 条件 SCL 为高电平时，SDA 的下降沿代表 start(S)位，SDA 的上升沿代表 stop(P)位。 SCL ... SDA ... S P 4.1.2 数据位 数据位只允许在 SCL 为低电平时改变 SDA，SCL 为高电平时 SDA 必须保持电平稳定。 SCL SDA change stable change 4.1.3 从机地址设置 ID_SEL 接地，从机地址为 0X68；ID_SEL 接 VDD，从机地址为 0X78。 4.1.4 数据传输 写操作 S Slave address w ACK Data ACK ... Data ACK Data ACK/NACK P 读操作 S Slave address R ACK Data ... ACK 读 主机到从机 R 从机到主机 S 起始位 ACK 应答 上海中基国威电子股份有限公司 Data ACK Data NACK W 写 P 停止位 P NACK 不应答 6 / 16 MA51T12B 用户手册 4.1.5 寄存器操作方式 通过 IIC 对本芯片寄存器进行操作。 实例写：寄存器 0X02 写 0X55，寄存器 0X03 写 0XAA 从机地址+W （0XD0） S ACK 寄存器地址 0X02 ACK Data (0X55) ACK Data (0XAA) ACK/NACK P 实例读： 读取寄存器 0X02 和 0X03 S 从机地址+W （0XD0） ACK 寄存器地址 0X02 S 从机地址+R （0XD1） ACK 读取0X55 主机到从机 4.2 ACK ACK P 读取0XAA NACK P 从机到主机 寄存器 4.2.1 寄存器列表 寄存器 CH1_2_SEN CH3_4_SEN CH5_6_SEN CH7_8_SEN CH9_10_SEN CH11_12_SEN INT_MOD SYS_CON — — CH1_8_PD CH9_12_PD — — CH1_4_OUT CH5_8_OUT CH9_12_OUT 地址 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0X0E 0X0F 0X10 0X11 0X12 备注 灵敏度配置寄存器 灵敏度配置寄存器 灵敏度配置寄存器 灵敏度配置寄存器 灵敏度配置寄存器 灵敏度配置寄存器 中断输出配置寄存器 系统寄存器 保留 保留 通道 1 到 8 使能寄存器 通道 9 到 12 使能寄存器 保留 保留 通道 1 到 4 按键响应输出 通道 5 到 8 按键响应输出 通道 9 到 12 按键响应输出 4.2.2 寄存器说明 通道 1 和 2 灵敏度配置寄存器 CH1_2_SEN（地址 0X02） Bit7 RW-1 CH2_HL Bit6-4 RW-010 CH2_S 上海中基国威电子股份有限公司 Bit3 RW-1 CH1_HL Bit2-0 RW-010 CH1_S 7 / 16 MA51T12B 用户手册 CH2_HL：通道 2 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH2_S；LS=1.2*CH2_S 1：HS=0.7*CH2_S；LS=1.3*CH2_S CH2_S：通道 2 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 010：24 110：08 011：20 CH1_HL：通道 1 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH1_S；LS=1.2*CH1_S 1：HS=0.7*CH1_S；LS=1.3*CH1_S CH1_S：通道 1 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 010：24 110：08 011：20 Bit7 Bit6-4 Bit3 Bit2-0 101：12 111：04 101：12 111：04 通道 3 和 4 灵敏度配置寄存器 CH3_4_SEN（地址 0X03） Bit7 RW-1 CH4_HL Bit7 Bit6-4 Bit3 Bit2-0 Bit6-4 Bit3 RW-010 RW-1 CH4_S CH3_HL CH4_HL：通道 4 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH4_S；LS=1.2*CH4_S 1：HS=0.7*CH4_S；LS=1.3*CH4_S CH4_S：通道 2 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 CH3_HL：通道 3 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH3_S；LS=1.2*CH3_S 1：HS=0.7*CH3_S；LS=1.3*CH3_S CH3_S：通道 2 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 Bit2-0 RW-010 CH3_S 通道 5 和 6 灵敏度配置寄存器 CH3_4_SEN（地址 0X04） Bit7 RW-1 CH6_HL Bit7 Bit6-4 Bit3 Bit2-0 Bit6-4 Bit3 RW-010 RW-1 CH6_S CH5_HL CH6_HL：通道 6 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH6_S；LS=1.2*CH6_S 1：HS=0.7*CH6_S；LS=1.3*CH6_S CH6_S：通道 6 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 CH5_HL：通道 5 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH5_S；LS=1.2*CH5_S 1：HS=0.7*CH5_S；LS=1.3*CH5_S CH5_S：通道 5 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 上海中基国威电子股份有限公司 Bit2-0 RW-010 CH5_S 8 / 16 MA51T12B 用户手册 通道 7 和 8 灵敏度配置寄存器 CH7_8_SEN（地址 0X05） Bit7 RW-1 CH8_HL Bit7 Bit6-4 Bit3 RW-010 RW-1 CH8_S CH7_HL CH8_HL：通道 8 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH8_S；LS=1.2*CH8_S 1：HS=0.7*CH8_S；LS=1.3*CH8_S Bit6-4 CH8_S：通道 8 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 Bit3 CH7_HL：通道 7 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH7_S；LS=1.2*CH7_S 1：HS=0.7*CH7_S；LS=1.3*CH7_S Bit2-0 CH7_S：通道 7 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 通道 9 和 10 灵敏度配置寄存器 CH9_10_SEN（地址 0X06） Bit2-0 RW-010 CH7_S Bit7 RW-1 CH10_HL Bit7 Bit2-0 RW-010 CH9_S Bit6-4 Bit3 Bit2-0 Bit6-4 Bit3 RW-010 RW-1 CH10_S CH9_HL CH10_HL：通道 10 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH10_S；LS=1.2*CH10_S 1：HS=0.7*CH10_S；LS=1.3*CH10_S CH10_S：通道 10 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 CH9_HL：通道 9 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH9_S；LS=1.2*CH9_S 1：HS=0.7*CH9_S；LS=1.3*CH9_S CH9_S：通道 9 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 通道 11 和 12 灵敏度配置寄存器 CH11_12_SEN（地址 0X07） Bit7 RW-1 CH12_HL Bit7 Bit6-4 Bit3 Bit2-0 Bit6-4 Bit3 RW-010 RW-1 CH12_S CH11_HL CH12_HL：通道 12 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH12_S；LS=1.2*CH12_S 1：HS=0.7*CH12_S；LS=1.3*CH12_S CH12_S：通道 12 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 CH11_HL：通道 11 高低灵敏度门限配置 0：HS=0.8*CH11_S；LS=1.2*CH11_S 1：HS=0.7*CH11_S；LS=1.3*CH11_S CH11_S：通道 11 灵敏度配置 000：32 100：16 001：28 101：12 010：24 110：08 011：20 111：04 上海中基国威电子股份有限公司 Bit2-0 RW-010 CH11_S 9 / 16 MA51T12B 用户手册 以通道 1 灵敏度设置为例子介绍一下寄存器设置的目的进行一下说明： CH1_S 通道 1 灵敏度设置，越高越灵敏（对应地 CH1_S 设置为 000 时，对应灵敏度为 32，是最灵敏的） 设置 CH1_HL 影响通道 1 的出中断的达到的门限值，当 CH1_HL 设置为 0 时， HS=0.8*CH1_S； LS=1.2*CH1_S。高灵敏度产生 CH1_OUT 输出 2’b11（或高灵敏度按键中断），按键变化量只需达到配 置灵敏度 80%即可发生。低灵敏度产生 CH1_OUT 输出 2’b01（或低灵敏度按键中断），按键变化量需 要达到灵敏度设置的 120%才可发生。 中断输出配置寄存器 INT_MOD（地址 0X08） Bit7-5 Bit4-3 Bit2-0 — RW-00 — — — INT_MOD 保留 INT_MOD：中断输出配置（根据 CHx_HL 来确定高低灵敏度值门限是多少） 00：按键变化量达到中灵敏度值（CHx_S）或高灵敏值时产生中断 01：按键变化量达到中灵敏度值（CHx_S）或高灵敏值或低灵敏度值时产生中断 10：按键变化量达到中灵敏度值（CHx_S）或高灵敏值时产生中断 11：按键变化量达到高灵敏值时产生中断 保留 Bit7-5 Bit4-3 Bit2-0 系统寄存器 SYS_CON（地址 0X09） Bit7-3 — — Bit2 RW-0 IDLE Bit1-0 R_11 — 保留 IDLE：低功耗模式 0：非功耗模式 1：进入低功耗模式，进入后硬件自动清零，IIC 查询后进入高功耗模式，请注意操作 保留,固定写 2’b11 Bit7-3 Bit2 Bit1-0 通道 1 到 8 使能寄存器 CH1_8_PD（地址 0X0C） Bit7 RW-0 CH8_PD Bit7-0 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 RW-0 RW-0 RW-0 RW-0 CH7_PD CH6_PD CH5_PD CH4_PD CH8_PD~ CH1_PD：通道使能和禁止控制寄存器 0：使能 1：禁止 Bit2 RW-0 CH3_PD Bit1 RW-0 CH2_PD Bit0 RW-0 CH1_PD Bit7 Bit3 Bit2 — RW-0 RW-0 — CH12_PD CH11_PD CH9_PD~ CH12_PD：通道使能和禁止控制寄存器 0：使能 1：禁止 Bit1 RW-0 CH10_PD Bit0 RW-0 CH9_PD 通道 9 到 12 使能寄存器 CH9_12_PD（地址 0X0D） Bit7-0 上海中基国威电子股份有限公司 10 / 16 MA51T12B 用户手册 通道 1 到 4 按键响应输出 CH1_4_OUT（地址 0X10） Bit7-6 Bit5-4 Bit3-2 Bit1-0 Bit7-6 Bit5-4 RW-00 RW-00 CH4_OUT CH3_OUT CH4_OUT：通道 4 按键输出 00：无按键 10：中灵敏度按键输出 CH3_OUT：通道 3 按键输出 00：无按键 10：中灵敏度按键输出 CH2_OUT：通道 2 按键输出 00：无按键 10：中灵敏度按键输出 CH1_OUT：通道 1 按键输出 00：无按键 10：中灵敏度按键输出 Bit3-2 RW-00 CH2_OUT Bit1-0 RW-00 CH1_OUT 01：低灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 01：低灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 01：低灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 01：低灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 通道 5 到 8 按键响应输出 CH5_8_OUT（地址 0X11） Bit7-6 Bit5-4 Bit3-2 RW-00 RW-00 RW-00 CH8_OUT CH7_OUT CH6_OUT Bit7-6 CH8_OUT：通道 8 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 Bit5-4 CH7_OUT：通道 7 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 Bit3-2 CH6_OUT：通道 6 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 Bit1-0 CH5_OUT：通道 5 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 通道 9 到 12 按键响应输出 CH9_12_OUT（地址 0X12） Bit1-0 RW-00 CH5_OUT Bit7-6 Bit5-4 Bit3-2 RW-00 RW-00 RW-00 CH12_OUT CH11_OUT CH10_OUT CH12_OUT：通道 12 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 CH11_OUT：通道 11 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 CH10_OUT：通道 10 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 CH9_OUT：通道 9 按键输出 00：无按键 01：低灵敏度按键输出 10：中灵敏度按键输出 11：高灵敏度按键输出 Bit1-0 RW-00 CH9_OUT Bit7-6 Bit5-4 Bit3-2 Bit1-0 上海中基国威电子股份有限公司 11 / 16 MA51T12B 用户手册 4.3 操作流程 以低功耗触控按键应用为例，图示通过 IIC 接口对芯片进行控制的流程。 上电启动 上电延时300ms 灵敏度设置 读键值或者根据中断读取 N 是否需要进入低功耗 Y 按 键 唤 醒 寄存器0X09写0X07进入低功耗模式 完成 上海中基国威电子股份有限公司 12 / 16 MA51T12B 用户手册 典型应用 应用原理图 KEY1 TK1 I2C_EN KEY12 TK12 INT KEY2 TK2 SDA 内置10K上拉 KEY3 TK3 SCL 内置10K上拉 VSS ID_SEL GND KEY5 TK5 VDD KEY6 TK6 TK11 KEY4 TK4 CX KEY7 TK7 ISPCK/TK10 KEY8 TK8 ISPD/TK9 中断输出 GND 4.7uF 5.1 0.1uF 5 GND 3-7Ω R VDD KEY11 2-47nF GND KEY10 KEY9 如果静电环境较差，建议在靠近 TK 管脚处串接 200 欧姆的电阻。 注意： 1：芯片 VDD 接入加入 RC 滤波，有效增强触摸特性，R 推荐值为 3~7 欧姆，VDD 与 GND 之间推 荐接 4.7u 和 0.1u 的电容两个电容并联，电容需尽量靠近芯片管脚。电源地在条件允许的情况下请大于 20mil。 2：使用过程中如果人手指直接触摸按键键盘会导致按键误触发，由于人体 50HZ 的工频会直接影 响按键正常响应，建议在使用按键时在按键与手指接触之间加绝缘的亚克力和玻璃片（在条件允许下请使 用小于 5MM 厚度的亚克力或者玻璃）。 5.2 相关配置 1：在不同的应用下，需对系统进行不同的灵敏度配置，才能得到更好的按键体验，同样的布线和 生产工艺生产出来的不同板子，按键灵敏度可统一设置，无需区分。 2：触摸键至芯片触摸管脚走线越细，表现出触摸效果越好。另外需注意的是触摸键连线与其他触 摸键连接线在条件允许的情况下请大于 20mil（0.5mm），但是间隔大些更好。并且触摸键连线尽量远离翻 转频次较高的信号线。 上海中基国威电子股份有限公司 13 / 16 MA51T12B 用户手册 3：触摸键和面板（亚克力或玻璃）贴合面积越大越紧，按键效果越好，在条件允许的情况下越大 越好。为避免按键间影响，触摸键间隔请大于 60mil（1.5mm） 上海中基国威电子股份有限公司 14 / 16 MA51T12B 用户手册 电气特性 6 6.1 极限参数 存储温度 TSTG..............................................................................................-55℃ ~ 125℃ 供电极限电压 VDD-VSS....................................................................................-0.3V ~ 6.5V 输入极限电压 VIN................................................................................VSS-0.3V ~ VDD+0.3V VDD 最大承载电流 IVDD...........................................................................................100mA VSS 最大承载电流 IVSS............................................................................................100mA 6.2 工作条件 符号 VDD TA 6.3 描述 工作电压 工作温度 最小值 2.0 -40 单位 V ℃ DC 特性 典型值测试基本条件：TA=25℃，VDD=5V 符号 描述 最小值 典型值 最大值 VDD 2.2 — 5.5 供电电压 IDDH IDDS VIL VIH ILK VOL VOH 最大值 5.5 85 工作电流 待机电流 输入低电压 输入高电压 输入漏电流 输出低电压 输出高电压 — — 0 0.7 VDD — VSS+0.6 — 上海中基国威电子股份有限公司 1.5 10 — — — — — — — 0.3 VDD VDD ±1 — VDD-0.7 单位 V 条件 — mA uA V V uA V V — — SCHMITT 输入特性 SCHMITT 输入特性 — IOL 大于 10mA IOH 大于 10mA 15 / 16 MA51T12B 用户手册 7 封装信息 TSSOP20 公制（mm） 标号 D E b c E1 A A2 A1 e L H MIN 6.400 4.300 0.190 0.090 6.250 θ 1º 英制（inch） MAX 6.600 4.500 0.300 0.200 6.550 1.200 1.000 0.150 0.800 0.050 0.65(BSC) 0.500 0.700 0.25(TYP) 上海中基国威电子股份有限公司 7º MIN 0.252 0.169 0.082 0.004 0.246 MAX 0.259 0.177 0.099 0.008 0.258 0.047 0.031 0.039 0.002 0.006 0.026 (BSC) 0.020 0.028 0.01(TYP) 1º 7º 16 / 16