具有优化的模/数转换控制器的微控制器制造技术

与微控制器的数字处理器组合地使用模/数ADC控制器来控制使用电容分压CVD方法的电容测量的操作。所述ADC控制器替代必须运行额外程序步骤的数字处理器来处置CVD测量过程以用于控制对电容性触摸传感器及取样与保持电容器的充电及放电，接着将这两个电容器耦合在一起，且测量其上的所得电压电荷以用于确定其电容。所述ADC控制器可为可编程的，且其可编程参数存储于寄存器中。

Microcontroller with optimized modulus / number conversion controller

A modular / digital ADC controller is used in combination with the microcontroller's digital processor to control the operation of the capacitance measurement using the capacitive divider CVD method. The ADC controller must replace digital processor to run additional procedures for disposal of CVD measurement process for control of capacitive touch sensors and sampling and keep charging and discharging the capacitor, and then the two capacitors are coupled together, and the measured voltage charge on the capacitor which is used to determine the. The ADC controller can be programmable, and its programmable parameters are stored in registers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化的模/数转换控制器的微控制器相关专利申请案本申请案主张由齐克·伦德斯特鲁姆、基思·柯蒂斯、伯克·戴维森、肖恩·斯蒂德曼及雅恩·勒法尔于2011年10月7日申请的题为“具有内部充电/放电开关的模/数转换器(ADCWithInternalCharge/DischargeSwitches)”的共同拥有的第61/544,386号美国临时专利申请案的优先权；所述案特此为了所有目的以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及尤其用于微控制器中的模/数转换器，且更明确地说，涉及用于具有电容性触碰检测能力的微控制器中的模/数转换器。
技术介绍
对象(例如，一片金属、手指、手、脚、腿等)触碰电容性传感器或靠近电容性近接传感器会改变其某些参数，尤其是建置于用于(例如)人机接口装置(例如，小键盘或键盘)中的触摸传感器中的电容器的电容值。微控制器现包含增强对这些电容性触摸传感器的检测及评估的外围装置。一个此应用利用电容分压(CVD)来评估是否已触碰电容性触摸元件。CVD转换过程要求传感器及ADC取样与保持电容器在连接在一起以用于转换经分压电压之前由经分压电压充电/放电。触摸传感器电容可由连接到外部节点(集成电路封装引脚)的驱动器充电/放电，但ADC取样与保持电容器必须连接到外部引脚以放电/充电。处置对ADC电容的充电/放电要求额外未使用引脚或使用传感器引脚驱动器来顺序地对电容充电/放电，从而增加了转换时间。这些额外步骤要求数个额外程序步骤、数字处理器电力及执行时间。
技术实现思路
因此，所需要的是一种通过减少必要的程序步骤的数目且由此免除数字处理器的计算负载来对电容性触摸传感器及ADC取样电容两者充电及放电的更有效方式。根据一实施例，一种微控制器可包括：多个端口，其经由模拟多路复用器而与模拟总线耦合；模/数转换器(ADC)，其与所述模拟总线耦合，其中所述ADC包括取样与保持电容器；以及取样与保持上拉/下拉电路，其与所述取样与保持电容器耦合。根据另一实施例，所述多个端口中的每一者可经编程以作为模拟输入端口、数字输入或输出端口操作且包括相应端口上拉/下拉电路。根据另一实施例，所述多个端口中的每一者进一步包括越权功能，所述越权功能允许以数字越权值来越权主要模拟或数字功能。根据另一实施例，每一端口包括接收数字及越权值的第一多路复用器及接收数字三态及越权控制值的第二多路复用器，其中所述多路复用器由越权启用信号控制。根据另一实施例，所述多个端口中的每一者可与相关联的三态寄存器、相关联的越权控制寄存器、数字输出值寄存器及越权值寄存器耦合。根据另一实施例，所述主要模拟功能可由将端口的外部引脚与所述模拟总线耦合的模拟开关提供。根据另一实施例，所述模拟开关可为所述模拟多路复用器的部分。根据另一实施例，所述模拟多路复用器包括多个模拟开关且可经配置以允许闭合一个以上模拟开关。根据另一实施例，可编程控制单元自动地控制转换序列。根据另一实施例，在所述转换序列的可编程预充电时间内，所述控制单元可操作以独立地控制相关联的端口来将外部节点充电到第一电压且解耦所述内部取样与保持电容器且将所述取样与保持电容器充电到不同于所述第一电压的第二电压。根据另一实施例，在所述转换序列的可编程获取或共享时间内，所述控制单元可进一步操作以控制所述模拟多路复用器以将所述外部节点与所述取样与保持电容器连接。根据另一实施例，所述控制单元可操作以包含另外预充电及获取或共享周期以自动地执行两个顺序测量。根据另一实施例，一种微控制器可包括：数字处理器，其具有存储器；模/数转换器(ADC)控制器，其耦合到所述数字处理器；多个输入/输出端口，其可经编程以充当模拟节点或数字输入输出节点；模拟多路复用器，其由所述ADC控制器控制以用于选择所述模拟节点中的一者且将所述模拟节点耦合到模拟总线；模/数转换器(ADC)，其包括耦合到所述模拟总线的取样与保持电容器以用于将所述模拟总线上的模拟电压转换成其数字表示，且具有耦合到所述数字处理器的数字输出以用于传递所述数字表示；以及取样与保持上拉/下拉电路，其与所述取样与保持电容器耦合。根据另一实施例，所述多个输入/输出端口中的每一者可经编程以作为模拟输入端口、数字输入或输出端口操作且包括相应端口上拉/下拉电路且进一步包括越权功能，所述越权功能允许以数字越权值来越权主要模拟或数字功能。根据另一实施例，所述微控制器可包括：多个数字输出驱动器，其由所述ADC控制器控制；第一模拟节点，其耦合到所述微控制器中的第一模拟总线；所述第一模拟总线可切换地耦合到电力供应器共同电位、电源供应电压或第二模拟总线；所述第二模拟总线可切换地耦合到所述电力供应器共同电位、所述电源供应电压、所述取样与保持电容器或所述第一模拟总线；且所述取样与保持电容器可切换地耦合到所述第一模拟总线或所述ADC的输入，其中所述第一模拟节点可经调适以耦合到外部电容性传感器。根据另一实施例，所述微控制器可包括耦合到所述多个数字输出驱动器中的相应者的至少两个数字输出节点，其中所述至少两个数字输出节点经调适以耦合到电阻器分压器网络，所述电阻器分压器网络将电压驱动到与所述电容性传感器相关联的防护环上。根据另一实施例，所述微控制器可包括耦合到所述第二模拟总线且经调适以耦合到外部电容器的第二模拟节点。根据另一实施例，所述微控制器可包括可切换地耦合到所述第二模拟总线的至少一个内部电容器。根据另一实施例，所述微控制器可包括与所述第一模拟总线耦合且经调适以耦合到与所述电容性传感器相关联的外部防护环的至少一个模拟输出驱动器，其中所述防护环上的电压可实质上为与所述电容性传感器上的电压相同的电压。根据另一实施例，所述ADC控制器控制自动转换序列以使得在所述转换序列的可编程预充电时间内，所述ADC控制器可操作以独立地控制相关联的端口来将外部节点充电到第一电压且解耦所述内部取样与保持电容器且将所述取样与保持电容器充电到不同于所述第一电压的第二电压。根据另一实施例，所述ADC控制器的所述转换序列的可编程获取或共享时间可进一步操作以控制所述模拟多路复用器以将所述外部节点与所述取样与保持电容器连接。根据另一实施例，所述ADC控制器可操作以包含另外的预充电及获取或共享周期以自动地执行两个顺序测量。根据另一实施例，所述转换序列的时序参数存储于寄存器中。根据另一实施例，一种电容性传感器系统可包括电容性传感器及微控制器。根据另一实施例，所述电容性传感器系统可包括：防护环，其与所述电容性传感器相关联；第一电阻器，其耦合到所述防护环；第二电阻器，其耦合到所述防护环；多个数字输出驱动器，其由所述ADC控制器控制；以及所述ADC控制器的至少两个数字输出节点，所述至少两个数字输出节点耦合到所述多个数字输出驱动器中的相应者，其中所述至少两个数字输出节点中的一者可耦合到所述第一电阻器且所述至少两个数字输出节点中的另一者可耦合到所述第二电阻器。根据另一实施例，一种用于以微控制器测量电容性传感器的电容的方法，所述微控制器具有：多个端口，其经由模拟多路复用器而与模拟总线耦合；模/数转换器(ADC)，其与所述模拟总线耦合，其中所述ADC包括取样与保持电容器；以及取样与保持上拉/下拉电路，其与所述取样与保持电容器耦合，所述方法可包括以下步骤：将所述多个端口中的一者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微控制器，其包括：多个端口，其经由模拟多路复用器而与模拟总线耦合，其中选定端口的相关联外部引脚能经由通过门与所述模拟总线耦合，其中每一端口包括接收数字值及越权值的第一多路复用器，其中所述第一多路复用器的输出与三态驱动器的输入耦合，所述三态驱动器的输出与相关联外部引脚耦合，以及接收数字三态值及越权控制值的第二多路复用器，其中所述第二多路复用器的输出控制所述三态驱动器的三态功能，其中所述第一多路复用器和所述第二多路复用器由越权启用信号控制，且其中当用于所述选定端口的所述越权启用信号被断言时，相关联引脚经由相关联通过门从所述模拟总线解耦，且所述三态驱动器由所述越权控制值控制以随着所述越权值驱动所述外部引脚；模/数转换器ADC，其与所述模拟总线耦合，其中所述ADC包括取样与保持电容器；以及取样与保持上拉/下拉电路，其与所述取样与保持电容器耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.07 US 61/544,386;2012.10.02 US 13/633,6161.一种微控制器，其包括：多个端口，其经由模拟多路复用器而与模拟总线耦合，其中选定端口的相关联外部引脚能经由通过门与所述模拟总线耦合，其中每一端口包括接收数字值及越权值的第一多路复用器，其中所述第一多路复用器的输出与三态驱动器的输入耦合，所述三态驱动器的输出与相关联外部引脚耦合，以及接收数字三态值及越权控制值的第二多路复用器，其中所述第二多路复用器的输出控制所述三态驱动器的三态功能，其中所述第一多路复用器和所述第二多路复用器由越权启用信号控制，且其中当用于所述选定端口的所述越权启用信号被断言时，相关联引脚经由相关联通过门从所述模拟总线解耦，且所述三态驱动器由所述越权控制值控制以随着所述越权值驱动所述外部引脚；模/数转换器ADC，其与所述模拟总线耦合，其中所述ADC包括取样与保持电容器；以及取样与保持上拉/下拉电路，其与所述取样与保持电容器耦合。2.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述多个端口中的每一者可经编程以作为模拟输入端口、数字输入或输出端口操作，且包括相应端口上拉/下拉电路。3.根据权利要求2所述的微控制器，其中当所述越权启用信号被断言时，由所述微控制器的数字处理器设置主要模拟或数字功能，且所述越权启用信号、越权控制值以及越权值由所述微控制器的模/数转换器控制器逻辑提供。4.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述多个端口中的每一者与相关联的三态寄存器、相关联的越权控制寄存器、数字输出值寄存器及越权值寄存器耦合。5.根据权利要求3所述的微控制器，其中所述主要模拟功能由形成所述通过门的模拟开关提供，所述通过门将端口的外部引脚与所述模拟总线耦合。6.根据权利要求5所述的微控制器，其中所述模拟开关为所述模拟多路复用器的部分。7.根据权利要求1所述的微控制器，其中所述模拟多路复用器包括多个模拟开关且经配置以允许闭合一个以上模拟开关，从而连接多个外部引脚与所述模拟总线。8.根据权利要求1所述的微控制器，其进一步包括用于自动地控制模/数转换序列的可编程控制单元。9.根据权利要求8所述的微控制器，其中在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐克·伦德斯特鲁姆，基思·柯蒂斯，伯克·戴维森，肖恩·斯蒂德曼，雅恩·勒法尔，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US