触摸芯片gsl3680基础知识

1、简介

gsl3680是上海思立微电子科技有限公司研发生产的一款电容屏多点触摸控制单芯片，其芯片内部框架图如下所示：

gsl3680采用了独特的互电容感应技术，可以在1ms内测量多达192个节点，支持广泛的传感器选择，包括单层或双层ITO，玻璃或薄膜，采用了先进的抗电磁干扰信号处理技术，使其对各种干扰，包括LCD、RF、电源以及环境完全免疫，芯片内部配备了功能强大的32bit的RISC CPU，可以准确地计算高达10个手指触摸的区域大小和触摸中心，实现零延迟的手指跟踪。

 

2、芯片性能

（2.1）特点

• 极强的抗RF、LCD和电源干扰能力；
• 舒适的柔和触感；
• 自动调屏和自动校准。

（2.2）通道数量

• 多达31x20；
• 能同时探测多达10个触摸点；
• 扫描顺序可编程。

（2.3）信号处理

• 先进的防电磁干扰信号处理，软硬件协同处理；
• 自校准；
• 大面积水和脸触控抑制；
• 支持分辨率向上和向下缩放，以匹配LCD分辨率；
• 支持X、Y轴镜像旋转和90度、270度旋转模式。

（2.4）扫描速度

• 单点触摸最大可达2KHz；
• 配置允许功率/速度优化。

（2.5）接口

• I2C兼容，从模式，400KHz；
• 提供主机中断信号。

（2.6）电源

• 单电源供电，2.6V到3.3V；
• I/O接口兼容1.8V和3.3V。

（2.7）功耗

• 正常模式小于9mA；
• 绿色模式小于3mA；
• 深度睡眠小于30uA。

（2.8）封装

• QFN64，8x8mm。

 

3、操作细节

（3.1）芯片上电复位

gsl3680由单电源进行供电，范围是2.6V~3.3V，芯片内部具有上电复位（POR）电路，上电后，gsl3680在5毫秒内进入正常工作模式，为了使POR正常工作，VDD必须下降到1.6V以下，另外，gsl3680还具有一个RESET引脚，该引脚拉低至少100ns，芯片回到复位状态，释放RESET后，芯片在5毫秒内进入正常工作模式，RESET引脚内部具有上拉电阻，可以处于悬空状态。

gsl3680经历一个上电复位后，便通过IRQ引脚向主机发出中断信号，中断标志表明是上电复位消息，该功能可以用于检测任何意外断电突破事件，允许主机采取任何必要的措施，例如：重新配置gsl3680芯片内部寄存器。

软件复位命令可以用来通过I2C复位芯片，软件复位仅需要1毫秒，软件复位或RESET引脚复位事件均不会触发上电复位中断。

（3.2）校准

在校准期间gsl3680会检测每个通道的本底电容，校准发生在芯片复位和下列情况：

• 通道停留在检测到人体触控的时间超过自动校准最大间隔；
• 某一通道上的信号在反方向上超过触摸门槛，而其它信道没有检测到任何触控；
• 用户发出强制校准命令。

（3.3）芯片通讯

（3.3.1）通讯协议

gsl3680使用I2C兼容接口进行数据通信，芯片不推荐查询方式，因为它只有在数据包发生更新时才会拉高IRQ引脚，提示新的数据包到来。

（3.3.2）I2C兼容地址

gsl3680支持两个可选I2C兼容的设备地址，分别是0x40和0x41，当I2C_ADD引脚接地或者悬空时，I2C地址为0x40，当I2C_ADD引脚上拉到VDDIO时，I2C地址为0x41。

当设备地址左移一位，形成的SLA+W或SLA+R与I2C兼容的地址，SLA+W和SLA+R的地址格式如下：

（3.3.3）写入设备

一个写周期，包括一个起始标志和设备的I2C兼容地址（SLA+W），下一个是要写入的地址，随后传输的多个字节，实际数据分别写入地址指针指向的位置，地址指针+1指向的位置，地址指针+2指向的位置。。。

停止标志表示写操作结束，新的写周期必须发送另一个地址指针，如果写周期以新的起始标志结束，gsl3680不一定能正确响应。

下图显示了在地址0x80开始的地方连续写入4个字节的数据，在地址0x80开始的地方写入0x12345678四个字节：

（3.3.4）读取设备

若要从设备读取，通常经历两个I2C兼容总线事件，第一是写入地址指针，第二是接收实际读取的数据，并不是每次读取都要设置地址指针，每次读取时，地址指针都会自动更新，不设置新的地址指针，下一次读操作会从上次结束的地方开始。

写和读周期包括起始标志和设备的I2C兼容地址（SLA+W或者SLA+R），每个写或读操作必须以结束标志完成，如果以新的起始标志结束写或读操作，gsl3680不一定能正确响应。

下图显示了从地址0x80读取四个字节：

（3.3.5）SDA和SCL

I2C兼容总线包含数据传输信号线和时钟信号线，分别是SDA和SCL，总线是开漏极连接，也就是I2C兼容主设备和从设备只能驱动这些信号线为低或不驱动，不驱动时上拉电阻将它们拉至VDD，上拉电阻应使SDA和SCL上升时间满足I2C兼容的规格，通常范围从1K~10K欧姆。

（3.3.6）IRQ中断

IRQ是高电平有效的中断输出引脚，用来提醒主机新的数据或上电复位事件，这样能减少I2C兼容总线的浪费，主机应该始终只在中断到来时才读取消息，避免查询方式，如果查询不可避免，建议同一数据读两次，两次读取结果一致则数据有效，避免数据更新和读取同时发生引起的数据错误。

（3.4）运行模式

gsl3680芯片包含一个睡眠模式和三种运行模式。

（3.4.1）睡眠模式

当gsl3680芯片的SHUTDOWN引脚拉低时，会进入睡眠模式，此时gsl3680消耗最少的能量，当SHUTDOWN引脚拉高后，gsl3680从睡眠模式唤醒，准备接受主机的命令，进入运行模式。

（3.4.2）运行模式

gsl3680运行模式由很多扫描周期组成，每个周期对触摸屏扫描一次，剩下的时间里gsl3680处于静止，按照扫描周期的长短，gsl3680运行模式包含三个状态，分别为正常、低速和绿色状态。

 

4、芯片使用

（4.1）连接主机

gsl3680芯片和主机的连接示意图如下：

除了电源外，gsl3680芯片通过4个信号线与主机进行相连，电源电压范围为2.6V至3.3V，SDA和SCL是I2C兼容信号线，这两个引脚为开漏，IRQ是输出到主机的中断信号，建议将SHUTDOWN引脚连接到主机的GPIO，如果主机将SHUTDOWN拉低，gsl3680将进入到睡眠模式，消耗最少的功率，为了唤醒gsl3680，主机释放DEEPSLEEP，并发送一个START_COMMAND到gsl3680启动，如果不需要睡眠功能的话，DEEPSLEEP引脚可悬空。

（4.2）配置gsl3680

gsl3680可配置的参数非常多，配置gsl3680的参数可以通过直接修改gsl3680的配置文件完成，也可以通过图形界面Silead Ctouch生成配置文件，当gsl3680被初始化时，配置文件的参数将写入到gsl360芯片内部。

（4.3）与主机通讯

主机可以直接读写gsl3680的寄存器，这些寄存器包括gsl3680的消息信息，触摸信息和指令队列寄存器等。

（4.4）启动步骤

gsl3680上电后，IRQ线将被拉低，消息寄存器会表明是上电复位中断，主机驱动程序会配置和初始化gsl3680，一旦初始化完成，主机将启动gsl3680，gsl3680将进行校准然后进入到绿色运行模式，一旦检测到触摸，gsl3680将过渡到正常运行模式，并将IRQ拉高，中断主机报告触摸事件。