MAX1441双通道接近检测与触摸屏传感器的SPI接口设计指南

来源：analog 发布时间：2023-08-23

摘要： 本用户手册解释了MAX1441接近和触摸传感器在运行时如何方便地与之通信。

MAX1441为双通道接近检测与触摸屏传感器，本文介绍了在产品开发过程中如何使用其接口固件，以简化MAX1441的性能评估。本文假设用户已熟悉MAX1441及其评估系统MAX1441EVSYS，了解MAX-IDE集成开发环境或类似工具，能够把应用固件下载到MAX1441EVSYS闪存。关于接近检测与触摸屏传感器的更多信息和详细规范，请参考 MAX1441 数据资料；关于MAX1441EVSYS的使用，以及如何利用MAX-IDE将程序下载到MAX1441闪存，请参考 MAX1441EVSYS 数据资料。

MAX1441 的SPI接口固件为独立的程序单元，包含初始化程序，用于设定MAX1441寄存器的初始值(包括范围、转换速率、激励频率)，程序需要通过USB/JTAG口装载到MAX1441，这是唯一需要固化到闪存内的程序，供嵌入式内核运行。

CMAXQUSB+ 控制器板用于连接MAX1441评估板( MAX1441EVSYS+ )与计算机，可从Maxim的网站下载驱动程序，请选择与操作系统相匹配的USB驱动程序。

图1给出了系统各部件之间的连接，可以利用另一USB口提供电源，用于主板上MAX1441的供电。用户接口程序位于PC机，用户可通过MAX1441控制台(MAX1441_Console)的命令窗口方便地操作MAX1441的通信。MAX1441与CMAXQUSB+板之间的通信速率固定为31.25kHz。

图1. 硬件系统框图

硬件安装

确认MAX1441评估板的JU105位于2-3。
将SPI接口程序Interface_Rxx装载到MAX1441闪存(使用MAX-IDE或类似工具)。
移除跳线JU120至JU124。
用电缆连接CAMXQUSB接口板和MAX1441评估板。
通过外部电源或USB为MAX1441评估板供电：

a．如果通过USB口供电，则需要2条USB电缆：一个用于CMAXQUSB板的供电和通信，另一个用于MAX1441供电。

b．如果通过外部电源供电，请将跳线JU4置于2-3位置，电源电压在6V至28V之间。

利用USB电缆连接CMAXQUSB+接口板和PC。
运行MAX1441_Console.exe程序。

图4给出了MAX1441EVSYS+和CMAXQUSB板之间的引脚连接。

注：进行SPI接口操作之前，必须首先去除MAX1441评估板上的跳线JU120、JU121、JU122、JU123和JU124。

MAX1441_Console控制台程序的使用

一旦SPI接口固件写入MAX1441闪存，并且建立了SPI通信的硬件连接，启动MAX1441_Console.exe程序，即可通过读、写命令修改并查询MAX1441内部寄存器的状态，表1列出了可供使用的MAX1441_Console命令。

表1. MAX1441_Console控制命令
Command	Description	Example	Return
Init	System will search the USB ports with CMAXQUSB board connected	Init	CMD: init Found or Not Found message
logfile on	Will create and opens a log file "MAX1441log.txt" (If file already exists, it will be cleared)	logfile on	CMD: logfile on
logfile off	Will close the MAX1441log.txt file	logfile off	CMD: logfile off
delay value	Will cause a delay ofvaluebetween each CS-cycle (valueis in seconds)	Delay 3	CMD: delay 3
w address value	Writevalueto the register specified byaddress.Valueis always in hexadecimal format	w 3 22	CMD: w 3 22
r address #ofData #ofCS-cycles	Read#ofDatatimes for each#ofCS-cyclesfrom register ataddress	r 0 2 3	CMD: r 0 2 3 Time(s),CS,Data#,Data 0,1,1,0xXXXX 0,1,2,0xXXXX 0,1,3,0xXXXX 0,2,1,0xXXXX 0,2,2,0xXXXX 0,2,3,0xXXXX

写入一个内部寄存器时，必须先发送写命令“w”；同样，读取一个内部寄存器时，也必须先发出读命令“r”，大小写均可。除了上表列出的指令以外，其它命令都会在MAX1441_Console窗口产生错误消息，而且不会产生任何操作。MAX1441_Console向CMAXQUSB板每发送一次读/写命令，MAX1441EVSYS板的片选(CS)线就会重复一次低电平/高电平循环，片选周期取决于所请求的数据点数。

图2. MAX1441_Console窗口

写命令

写命令格式为w Address Value，此处Address是表2给出的寄存器地址，Value是需要写入Address指定寄存器的内容。例如，命令w 5 2把“2”写入C01寄存器，Value为hex格式。

读命令

读命令格式为r Address #ofData #ofCS-cycles，此处Address是要读取的寄存器地址，#ofData为一个CS周期对Address指定寄存器的读取次数，#ofCS-cycles为CS的循环次数。

在一个CS周期中，最多可以对MAX1441进行62次的16位数据读取，每读取一次16位数据需要大约600µs的时间。每个命令最多规定1000次CS循环。参数#ofData和#ofCS-cycles适用于所有寄存器，不过，CRSLT1H、CRSLT1L、CRSLT2H和CRSLT2L等寄存器使用比较频繁。delay命令用来检测MAX1441的长期工作性能，在delay命令中规定的value值(秒数)在每次CS循环后有效。对读命令的响应格式为Time,data#,cycle#,Data，此处Time为测试开始之后的秒数，data#是对应于#ofData的计数器，cycle#是对应于#ofCS-cycle的计数器。表2列出了可以通过MAX1441_Console读/写的寄存器及对应地址，请参阅MAX1441数据资料获得各寄存器的详细定义和功能。

表2. 读/写命令的寄存器地址
Address	Register Affected By Write Command	Register(s) Content Reported in Response to Read Command		Description
Address	Register Affected By Write Command	High Byte	Low Byte	Description
0	—	CRSLT2H	CRSLT1H	Channel 2 and Channel 1 conversion results (4 LSBs and Overflow bits not reported)
1	—	CRSLT1H	CRSLT1L	Channel 1 conversion results
2	—	CRSLT2H	CRSLT2L	Channel 2 conversion results
3	CRNG	0x00	CRNG	Input capacitance range
4	FEL	0x00	FEL	Excitation Frequency
5	FEB	0x00	FEB	Bandwidth of the spread spectrum modulation
6	DSB	0x00	DSB	Standby conversion rate
7	SSB2	0x00	SSB2	Channel 2 standby conversion rate subdivider
8	CO1	0x00	CO1	Channel 1 capacitance offset
9	CO2	0x00	CO2	Channel 2 capacitance offset
10	AT1H	0x00	AT1H	Channel 1 absolute threshold
11	AT2H	0x00	AT2H	Channel 2 absolute threshold
12	RT1H	0x00	RT1H	Channel 1 rate of change threshold
13	RT2H	0x00	RT2H	Channel 2 rate of change threshold
14	PD	0x00	PD	Power-Down Register
15	SCT	0x00	SCT	Single Conversion Register
16	AFEINRST	0x00	AFEINRST	AFE Interrupt Status Register
17	WU1	0x00	WU1	Channel 1 Wake-Up Control Register
18	WU2	0x00	WU2	Channel 2 Wake-Up Control Register
?? (Note 1) (Note 2)	—	0x??	0x??	Unrecognized address; address will be returned by the MAX1441

“??”表示任何非法地址，合法地址可以是十进制(DEC)或十六进制格式(HEX)。

对任何非法地址(例如“ab”)，命令将返回前次数值。0xab是非法地址，返回值为0xABAB。

将数据存入文件

通过接口传输的所有内容都可以保存到.txt日志文件。发送logfile on命令，将数据存入文件，发送logfile off命令终止数据保存。创建日志文件名为“MAX1441.txt”，每次发送logfile on命令时被清除。例如，图4是命令r 0 3 4的日志文件内容。要避免日志中的有用数据被覆盖，可以在发送新的logfile on命令前更改日志文件的名称。