概述

Qvar，全稱為電荷變化檢測（Qvar stands for “Quasi-static VARiation”），是一種用于檢測電荷變化的技術。這種技術通常用于傳感器和其他電子設備中，特別是在慣性測量單元（IMU）和微機電系統（MEMS）技術中。Qvar 技術可以用于檢測微小的電荷變化，這些變化可能是由于物理運動、環境變化或其他因素導致的。
在 ILPS28QSW 這類先進的 MEMS 中，Qvar 技術用于增強用戶界面功能，如輕觸、雙擊、三擊、長按或滑動手勢。它通過檢測和解析與這些手勢相關的微小電荷變化，來實現高度精準和靈敏的用戶交互。
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視頻教學

[https://www.bilibili.com/video/BV1AH4y1c7rL/]

樣品申請

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完整代碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89544680]

Qvar功能

Qvar（電荷變化檢測）功能可以通過外部電極實現，用于用戶接口，例如：
水泄漏檢測
輕拍檢測
雙擊檢測
長按檢測
左/右滑動檢測
這些功能為傳感器在智能設備和工業應用中提供了更多可能性。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。 配置時鐘樹，配置時鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設置為開發板的串口。

配置串口，速率為2000000。

IIC配置

配置IIC速度為1M。

串口重定向

打開魔術棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會出現 identifier "FILE" is undefined報錯。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

參考驅動程序

[https://github.com/STMicroelectronics/ilps28qsw-pid]

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0xB4

ilps28qsw_id_get為獲取函數。

對應的獲取ID驅動程序,如下所示。

/* Check device ID */
  ilps28qsw_id_get(&dev_ctx, &id);
    printf("ILPS28QSW_ID=0x%x,id.whoami=0x%xn",ILPS28QSW_ID,id.whoami);    
  if (id.whoami != ILPS28QSW_ID)
    while(1);

復位操作

ilps28qsw_init_set為重置函數。

對應的驅動程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  ilps28qsw_init_set(&dev_ctx, ILPS28QSW_RESET);
  do {
    ilps28qsw_status_get(&dev_ctx, &status);
  } while (status.sw_reset);

BDU設置

在很多傳感器中，數據通常被存儲在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個完整的數據值。例如，在一個加速度計中，MSB和LSB可能共同表示一個加速度的測量值。
連續更新模式（BDU = ‘0’）：在默認模式下，輸出寄存器的值會持續不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時候，寄存器中的數據可能會因為新的測量數據而更新。這可能導致一個問題：當你讀取MSB時，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對應的值。這樣，你得到的就是一個“拼湊”的數據，它可能無法準確代表任何實際的測量時刻。
塊數據更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當激活BDU功能時，輸出寄存器中的內容不會在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數據（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數據就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測量時刻的數據，避免了讀取到代表不同采樣時刻的數據。
簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數據時，輸出寄存器的內容保持穩定，從而避免讀取到拼湊或錯誤的數據。這對于需要高精度和穩定性的應用尤為重要。
可以向CTRL_REG2 (11h)的BDU寄存器寫入1進行開啟。

對應的驅動程序,如下所示。

/* Set bdu and if_inc recommended for driver usage */
  ilps28qsw_init_set(&dev_ctx, ILPS28QSW_DRV_RDY);

設置總線接口

/* Select bus interface */
  bus_mode.filter = ILPS28QSW_AUTO;
  ilps28qsw_bus_mode_set(&dev_ctx, &bus_mode);

設置速率

設置速率和量程可以通過CTRL_REG1 (10h)和CTRL_REG2 (11h)進行設置。

/* Set Output Data Rate */
  md.odr = ILPS28QSW_200Hz;
  md.avg = ILPS28QSW_4_AVG;
  ilps28qsw_mode_set(&dev_ctx, &md);

開啟QVAR

通過配置CTRL_REG3 (12h)寄存器，可以根據需要啟用（AH）/ Qvar功能。

/* Enable AH/QVAR function */
  ilps28qsw_ah_qvar_en_set(&dev_ctx, 1);

QVAR外部電路

下圖可以了解如何配置和使用ILPS28QSW傳感器的模擬樞紐和Qvar功能，包括其外部連接、寄存器配置及操作模式，從而有效地利用該傳感器的多功能特性。

初始化代碼

/* USER CODE BEGIN 2 */
  ilps28qsw_all_sources_t all_sources;
  ilps28qsw_bus_mode_t bus_mode;
  ilps28qsw_stat_t status;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  ilps28qsw_id_t id;
  ilps28qsw_md_t md;

  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.mdelay = platform_delay;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

  /* Init test platform */
//  platform_init(dev_ctx.handle);
  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

  /* Check device ID */
  ilps28qsw_id_get(&dev_ctx, &id);
    printf("ILPS28QSW_ID=0x%x,id.whoami=0x%xn",ILPS28QSW_ID,id.whoami);    
  if (id.whoami != ILPS28QSW_ID)
    while(1);

  /* Restore default configuration */
  ilps28qsw_init_set(&dev_ctx, ILPS28QSW_RESET);
  do {
    ilps28qsw_status_get(&dev_ctx, &status);
  } while (status.sw_reset);

  /* Set bdu and if_inc recommended for driver usage */
  ilps28qsw_init_set(&dev_ctx, ILPS28QSW_DRV_RDY);

  /* Select bus interface */
  bus_mode.filter = ILPS28QSW_AUTO;
  ilps28qsw_bus_mode_set(&dev_ctx, &bus_mode);

  /* Set Output Data Rate */
  md.odr = ILPS28QSW_200Hz;
  md.avg = ILPS28QSW_4_AVG;
  ilps28qsw_mode_set(&dev_ctx, &md);

  /* Enable AH/QVAR function */
  ilps28qsw_ah_qvar_en_set(&dev_ctx, 1);
  /* USER CODE END 2 */

獲取Qvar數據

對于Qvar數據是否準備好，可以查看STATUS (27h)的P_DA位，判斷是否有新數據到達。

對于壓強和QVAR數據，主要在PRESS_OUT_XL (28h)-PRESS_OUT_H (2Ah)。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    static ilps28qsw_ah_qvar_data_t data;
    /* Read output only if new values are available */
    ilps28qsw_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_pres ) {
      ilps28qsw_ah_qvar_data_get(&dev_ctx, &data);

      printf("QVAR [mV]:%6.2f [LSB]:%drn", data.mv, data.lsb);

    }        

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 *

測試結果

未觸摸。

觸摸上按鍵。

觸摸下按鍵。

審核編輯 黃宇