[发明专利]具有优化的模/数转换控制器的微控制器

说明书

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(ADC With Internal Charge/Discharge Switches)”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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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。