PCAP01介绍和STM32模拟SPI驱动

一.芯片介绍

Pcap01是德国acam公司设计的一款革命性的电容测量芯片。该芯片内部有DSP计算单元，可以直接将电容元件接到Pcap01芯片，然后芯片计算出容值大小，通过SPI总线将电容容值数据传送给CPU，电容测量完全数字化。
在这里插入图片描述

二,测量原理

PCAP测量的原理是基于电容的充放电时间比。
在这里插入图片描述
PCAP01有8个通道，每一个通道都可以读取相对应的电容充放电时间比，当我们把PC0通道的电容值确定后，再通过这个比值，就可以计算出相对应的电容。

三.硬件设计

下图是PCAP01芯片的引脚定义
在这里插入图片描述
PC0到PC7为8个测量通道，接电容。此外PCAP01还有测量温度的功能，不过笔者暂时没有用到。
电容的理解方式有两种，一种为漂移模式，另一种为接地模式。

在本次设计中，我选择了单传感器接地模式。
PCAP01与MCU的通信模式有两种，一种为I2C，另一种为SPI，本次设计选择模拟SPI。通过设置IIC_EN脚就可以选择相对应的通信方式。
在这里插入图片描述
下面为原理图设计，最好是有一个LDO把PCAP01的电源和其他电源隔离开。

四.软件编写

PCAP01测量可以按照官方的例程编写。
1.初始化IO
2.写固件
3.写配置寄存器
4.开始测量
5.读结果寄存器
第一步先看通信协议和操作码。
在这里插入图片描述
其中读写寄存器都是32位操作，SRAM为24位，操作码位8位

void write_date_8(u8 date);   //写入一个8位数据
void write_date_16(u16 date); //写入一个16位数据
void write_date_32(u32 date); //写入一个32位数据

第一步为初始化IO

void PCAP_SPI_Init(void)
{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 |GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);}

第2步写固件和写配置寄存器放在一起写。配置寄存器为下图。
在这里插入图片描述
寄存器0为操作OTP，寄存器1到4设置电容测量的相关参数，寄存器5-6为设置温度测量的相关参数，寄存器10设置功耗模式。详细的可以看具体手册。

void Pcap01_init(void)   
{PCAP_SPI_Init();write_date_8(0x88);       write_firmware(); write_date_32(0xc04200F0);       write_date_32(0xc1201022); write_date_32(0xc207160B);  write_date_32(0xc3066064);   write_date_32(0xc4040300);  write_date_32(0xc5000000);  write_date_32(0xc6008040);   write_date_32(0xc71F0000);    write_date_32(0xc8800030);     write_date_32(0xc9FF000F);     write_date_32(0xca180047);     write_date_32(0xcd000011); write_date_32(0xce002ff0);    write_date_32(0xcf000000); write_date_32(0xD0000000);   write_date_32(0xD1000000);   write_date_32(0xD2000000);   write_date_32(0xD3200001);  write_date_32(0xD4000001);   write_date_8(0x8A); //复位输出结果数据。          printf("PCAP01 cofing\r\n");//8bit操作码8CH表示开始一次电容测量write_date_8(0x8C);   delay_ms(500);
}

开始测量后就可以读结果寄存器了，注意要开始测量后要延时一小段时间，在这可以读取状态寄存器，如果数值是900000或者100000就没有错误。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

float Get_cap(void)
{//读一次状态寄存器write_date_8(0x48);   cap_status = spi_read();//返回结果代表测量结果，返回10000或者90000	printf("cap_status= %lx \r\n", cap_status);	 //读一次PC1电容/PC0电容write_date_8(0x41);   cap_reszult1 = spi_read();cap_time = (double)cap_reszult1/(double)cap_temp;  // PC1电容/PC0电容的放电时间比cap_c1 =cap_time*cap_ref;     //  计算PC1的数值printf("cap_c1=%.4f \r\n",cap_c1);
}