ルネサスタッチキーソリューション - Renesas …...07-08 ルネサスタッチキーソリューションラインアップ RX130搭載静電容量タッチ評価システム

ルネサスタッチキーソリューション

2017.03

01-02

暮らしの中に急速に普及する進化したHMI「タッチキー」に応える、第Ⅱ世代タッチキーソリューション家庭電化製品をはじめさまざまな住宅設備など、私たちの暮らしの隅々にまでネットワークが普及し、本格的なユビキタス社会が実現しようとしています。そうした中、人と機械をつなぐ「HMI (Human Machine Interface)」が急速に進化し、「タッチキー」の導入が急拡大しています。機能が固定されたメカニカルキーがタッチキーに置き換わり、指でオーバーレイをタッチし、指を滑らせて量を指定する、用途に応じた複雑で高度な操作を直感的に行えるからです。しかし、感度の向上や高いノイズ耐性の実現、水が付着した状態でも正常な動作を確保するなど、高度な操作性を実現するには、開発期間やコストが高いハードルとなります。私たちルネサスエレクトロニクスは、お客様のタッチキー開発のハードルを押し下げる第Ⅱ世代のタッチキーソリューションを開発。付加価値の高い製品の開発をトータルにサポートします。

CONTENTSタッチキーWebページのご紹介 _______________________________ 02

「タッチキー」とは __________________________________________ 03

「タッチキー」採用のメリット __________________________________ 04

ルネサス新タッチキーIPの特長 ________________________________ 05

ルネサスタッチキーソリューションラインアップ ___________________ 07

タッチキーWebページのご紹介タッチキーソリューションをお選びいただく際、お役に立つ最新の技術情報を、タイムリーにお届けします。

BIG IDEAS FIT TOEVERY SPACE.

WE MAKE YOUR

https://www.renesas.com/solutions/proposal/touch-key.html

03-04

「タッチキー」とは「タッチキー」採用のメリット

組み込み機器への採用が加速するタッチキーの市場動向

メカニカルキーに替わり、さまざまなインタフェースを実現するタッチキー

活躍のフィールドを広げ続けるタッチキー私たちの暮らしは、さまざまな機能を持った家電製品や住宅設備に支えられています。それらの多くが、より付加価値が高く、より高機能なものへと進化を続けています。そのため、優れたHMIがなければ、機能を使いこなすことが難しくなっています。そこでいま注目されているのが「タッチキー」です。ユーザが直感的な操作でさまざまな操作ができ、高機能の製品を使いこなすことができます。

コストを削減し高付加価値を生み出すタッチキー組み込み機器へのタッチキーシステム搭載は、高機能化に対応するだけでなく、多くのメリットがあります。製造面でのコストダウン、耐環境性の向上に加え、デザイン性の向上や清掃の容易さなど、ユーザから評価されるポイントにもつながります。

静電容量方式を採用したタッチキーの用途がここにきて急速に拡大しています。これまでは、高機能とデザイン性から高級デジタル家電を中心に採用されてきましたが、ここ数年でいわゆる「白物家電」と言われる一般家電やヘルスケア関連の機器にも広がりを見せています。タッチキーの特長でもある「耐久性」「防塵性・防滴性」の面から、住設機器や産業機器の分野だけでなく、すべての機器への採用も期待されています。

シンプルな構造と高機能な操作性を両立

防塵・防滴性の高いフラットなパネル

不統一な機能のキーも、スッキリとしたデザインに

メカニカルキーでは、物理的に隙間があるため、粉塵や水滴がたまってしまいます。しかし、タッチキーは表面がフラットであるため、布で簡単に拭き取れ、清潔さを保つことが可能です。また、優れた防塵・防滴性で、メカニカルキーに比べ耐久性も向上するので、使用頻度が高い操作部の故障率削減をも実現します。

タッチキーは製品外観と一体となった筐体でデザインでき、より自由なデザインが行えます。かつては、製品の機能が増すにつれ、ホイール、キー、スライダーのような、統一性を持たない煩雑なメカニカルキーを用意しなければなりませんでした。これに対し、タッチキーは、操作性とデザイン性を兼ね備えた付加価値の高いHMIを実現します。

新たな用途開拓でさらなる市場拡大が期待されるタッチキー

部品削減でコストダウン

清潔で故障率も削減

デザイン性向上

デジタル家電等を中心にした高級機 etc.

一般家電（白物家電）ヘルスケア機器 etc.

住設機器産業機器 etc.

すべての機器へ！搭

載製品数

トレンド

ホイールキースライダー

従来のメカニカルホイールタッチキー電極例従来のメカニカルキータッチスライダー電極例従来のメカニカルスライダータッチホイール電極例

製品が高機能であるほど、操作部に実装される部品の数が増え、部品コストや組み立てコストがかさんでいきます。しかし、タッチキーは、メカニカルキーに比べ構造がシンプルなため、バネやプラスチック部品、金属電極などの部材が不要になり、部品削減によるコストダウンを図ることができます。

05-06

ルネサス新タッチキーIPは、さまざまなシーンでの操作性向上を実現しています。たとえば、材厚10mmのアクリルや木材をもセンシングでき、ドアやパーティションなど厚みのある住宅設備にも対応します。また、最大30cmの近接センシング（ホバリング）を実現。衛生上や安全上の制約などにも対応しています。さらに、厚さ5mmのアクリルでIEC 61000 4-3/4-6 level3 をクリアするノイズ耐性を誇り、つねに誤動作の少ない安定した操作環境を提供します。

ルネサス新タッチキーIPの特長

自己容量 / 相互容量方式の特長

開発支援ツールで高度なタッチキー開発を実現ルネサスタッチキーマイコンでは、タッチキー検出回路の感度・ノイズ耐性の向上を図り、アクリル、ガラス、木材、布、石などのさまざまなカバー素材を使用したタッチキーを作ることが可能となりました。素材の制約がなくなったことで、白物家電だけでなく住宅設備機器や産業機器など多種多様な用途、例えば、壁面に電極を埋め込んだ壁スイッチ、対環境性能に優れたガラススイッチ、防塵・防水性能を高めた工作機の制御盤パネルや台所などの水回り製品にも安心してご使用いただけます。

ルネサス新タッチキーIPは、従来から用いられてきた自己容量方式だけでなく、相互容量方式にも対応。「相互容量方式」は、送信電極と受信電極のふたつを用いて両電極を容量結合させます。指などの人体が接近すると、この電極間の結合容量は減少しますが、操作面に水滴が付着しても寄生容量が付加され容量が増加することにより、人体の接近と水滴付着の切り分けが可能なため、水がかかるような厳しい利用環境で利用できます。

タッチキーの開発で、設計者をわずらわせる主問題として、感度の調整があります。ルネサス新タッチキーIPはキー感度の自動調整ツール「Workbench6」により、煩雑なキー感度のパラメータ設定をGUIベースの支援ツールでサポート。「測定→パラメータを計算→ソースプログラムのパラメータ部分の修正→ビルド」といった開発プロセスが大幅に自動化され、開発工数が劇的に削減できます。

高感度 & 高ノイズ耐性「自己容量」「相互容量」両方式に対応

開発支援ツールで簡単開発

オーバーレイ材質従来のタッチキーシステム新タッチキーシステム

ガラス ○ ○

アクリル ○ ○

木材（ドライ） × ○

空気 × ○

自己容量相互容量

電極パターン ○ 簡単 △ 自己容量より複雑

基板コスト ○ 低い △ 自己容量より高い

耐水性 △ 弱い ○ 強い

マトリクス △ 制限あり ○ 可能

木製のパネルでも対応可能

直観的なGUIベースの感度自動調整ツール「Workbench6」

従来とのオーバーレイ材質の違いによる対応状況

新タッチキーシステム開発支援ツール

初めてでも簡単開発！さらに開発工数・日程を大幅に削減！

Workbench6 (タッチキー感度自動調整ツール)

統合開発環境（IDE）「CS+」 or 「e2 studio」

Workbench6で感度調整した

ソースコードを生成！

PC上で簡単にドラッグ&ドロップでデザインを決定

Step2

ガイドに従い、それぞれのキーの電極に触れる

Step3

MCU型名、検出方式(自己容量、相互容量)、開発環境を選択

Step1

連携

Workbench6

Workbench6 起動

終了

動作確認. TUNING WINDOW

調整用ファームウェアの作成

調整作業

統合開発環境(IDE)

新規プロジェクト作成. “e2 studio” or “CS+” 選択. R5F51136AxFP 選択. Self capacitance 選択

調整. 寄生容量計測. オフセット調整. 感度調整

電極設定. 種類(キー、スライダー、ホイール)選択. 端子割り付け

調整用ファームウェア生成. 作業ディレクトリ選択. 直列抵抗値設定

“IDE” 起動

プロジェクトを開く

ビルド

プログラムを書き込む

実行

ビルド

プログラムを書き込む

実行

調整用ファームウェア完成

調整済みファームウェア完成

浴室のコントロールパネルにも、利用可能

07-08

ルネサスタッチキーソリューションラインアップ RX130 搭載静電容量タッチ評価システム幅広いソリューションが、お客様の要望にジャストフィットこれまで好評を得てきたR8CとRL78によるタッチキー・ソリューションに加えて、新世代タッチキーIPも、マイコンに組み込んで提供します。幅広いソリューションをご用意することで、さまざまなお客様の要望に的確に対応します。

RX130静電容量タッチキー評価システムは、ルネサスが提供するタッチキー・ソリューションを容易に評価することができるキットです。キットに含まれるボードやソフトウェアを用いて、キット購入後すぐに評価を始めることができます。

特長● 各種タッチキー（ボタン、スライダ、ホイール、マトリクス

キー、近接センサ）機能の評価に● お客様製品の簡易試作用に● お客様がボードやソフトウェアを設計される際のリファレンスと

して

ルネサスタッチキーソリューションロードマップ

製品ラインアップ

R8C/3xT

’09~’13

MCU RL78 (S/Wで実現)

’14

RX113

’15~

Package: 100pin電源電圧: 1.8-3.6Vタッチキー: 12chUSB セグメントLCD

RX231

Package: 48, 64, 100pin電源電圧: 1.8-5.5Vタッチキー: 24ch (max.)DSP/FPUセキュリティ機能通信（USB/CAN/SDHI）

RX230

Package: 48, 64, 100pin電源電圧: 1.8-5.5Vタッチキー: 24ch (max.)DSP/FPU

RX130

Package: 48, 64, 80pin電源電圧: 1.8-5.5Vタッチキー: 36ch (max.)

Workbench5

第Ⅰ世代タッチキーIP

第Ⅱ世代タッチキーIP

開発ツール Workbench6

YR8C36TAKIT01 Y-RX113CAPT01 R0K5RX231D000BR RTK0EG0003S02001BJR0K578L1CD000BR

1000万個以上が出荷され、200機種以上に採用！

IP

● システムに求められるタッチキー数や実装面積に合わせ48ピン～100ピンのパッケージラインアップから選択が可能

● さらに64KB～512KBの豊富なROMサイズバリエーションにより、システム制御の規模に合わせた製品の選択が可能

512KB

384KB

256KB

128KB

64KB

数値はタッチキーチャネル数

24

24

6

6

6

6

6

6 32

32

10

10

10

10

10

10 36

36

12

12

12

12

24

24

24

24

24

24

48pin 64pin 80pin 100pin

ROM

Pin

RX130

RX230 RX231

RX113

=RX130 =RX113 =RX230 =RX231

http://www.renesas.com/RTK0EG0003S02001BJ

製品構成■ RX130搭載CPUボード■ タッチアプリケーションボード

1) 自己容量方式評価ボード　静電タッチキーの基本となるスイッチ、スライダー、ホイールを搭載2) 相互容量方式マトリクスキー＋自己容量方式近接センサ評価ボード　自己容量と相互容量が同時動作し、さまざまな応用が可能

■ USBケーブル ■ クイックスタートガイド

タッチ評価に必要なものをすべて同梱！

RX130 CPUボード 1) 自己容量 2) 自己容量/相互容量混在

自己容量 / 相互容量方式混在例

相互容量に切り替え

自己容量による近接感知

水をかけても誤動作しない！水を流しながら操作可能！

OKディスプレイON

http://www.renesas.com/RTK0EG0003S02001BJ

09-10

製品紹介

R X 1 1 3グループは、1 2 c h の静電容量式タッチキーと最大40seg×8comのLCDコントローラ/ドライバを内蔵しています。静電容量式タッチキーは従来製品から検出方法を改善することによりノイズ耐性、感度が大幅に向上しています。さらに、USB2.0(Full Speed, Low Speed)、12ビットのD/Aコンバータを搭載していますので、1チップで健康機器やウェアラブル端末を構成することができます。このほかに、家電のユーザインタフェースや、産業計測機器等にも適しています。

RX230グループは、DSP/FPUを強化したRX v2コアと低消費電力技術のベストミックスにより高い電力効率を実現した製品です。電流供給能力の少ない産業センサ/計測器でもデジタルフィルタ等の高負荷の処理が可能になります。5V、外部バス、タッチキーを必要とする家電、産業分野に適した製品です。

RX130グループは、64KBと128KBのフラッシュメモリ、48、64、80ピンのラインアップで構成され、最大36chの静電容量式タッチキーを搭載した製品です。RX100シリーズ初の動作電圧5Vに対応により、電源の対ノイズマージンの拡大でノイズ対策が容易なため、付近にノイズ源があるIH調理器、電子レンジおよび産業機器などの操作部に最適です。また、小ROM/少ピンにより、普及機クラスにもタッチキーの導入が可能になります。

RX231グループは、DSP/FPUを強化したRXv2 32bit CPUコアと低消費電力技術のベストミックスにより非常に高い電力効率を実現する製品です。電流供給能力の少ない産業センサ/計測器でもデジタルフィルタ等の高負荷の処理が可能になります。タッチキー以外にSDホストインタフェース、CAN、USBの通信機能と業界トップクラスのセキュリティ機能により、 IoT対応を促進します。産業、家電、ヘルスケア、スマートメータ、 IoT等に適した製品です。

RXファミリ初の静電容量式タッチキーとLCDコントローラ/ドライバを内蔵 (64-100pin, 128-512KB)＊64pinはタッチキー非搭載

DSP/FPUを強化した高性能32ビット RXv2 CPUコアと低消費電力のベストミックス (48-100pin, 128-256KB)

タッチキー機能を強化し、5V電源に対応した高コストパフォーマンスのRXマイコン (48-80pin, 64-128KB)

DSP/FPUを強化した高性能32bit RXv2 CPUコアと低消費電力のベストミックス。さらにSDHI/CAN/USBの各種通信の搭載と業界トップクラスのセキュリティ機能でIoT対応を促進。(48-100pin, 128-512KB)

RX113ブロック図




応用例　RX113を使用した計測機器ブロック図

応用例　RX130 を使用した電子レンジのブロック図

Zero-wait Flashup to 512KB

メモリ

※グループの最大仕様を記載しています。

SRAMup to 64KB

E2 Data Flash8KB

RX 32ビットCPU3.08 CoreMark/MHz

DSP命令

バレルシフタ: 32ビット

レジスタ間接積和（Result 80ビット）レジスタ直接積和（Result 48ビット）

USB 2.0 FS×1ch

通信機能

I2Cバスインタフェース×1ch

シリアルペリフェラルインタフェース×1ch

シリアルコミュニケーションインタフェース×8ch

12ビットA/D×17ch

12ビットD/A×2ch

温度センサ

アナログ

IrDAインタフェース×1ch

シリアルサウンドインタフェース×1ch

タイマ

コンペアマッチタイマ: 16ビット×4ch

マルチファンクションタイマパルスユニット: 16ビット×6ch

14ビット独立ウォッチドッグタイマ

リアルタイムクロックカレンダー機能

ローパワータイマ

LCDC40seg × 4com36seg × 8com

ユーザインタフェース

静電容量計測端子（CTSU）12ch

イベントリンクコントローラ

システム

マルチピンファンクションコントローラ

クロック発振器高速オンチップオシレータ

割込み制御: 16レベル、9ピン

パワーオンリセット電圧検出回路

クロック周波数精度測定回路データ演算回路CRC演算器

データトランスファコントローラ

Flash up to 512KB

メモリ


（注1）型名により対応/非対応が異なります。

SRAM up to 64KB

E2 Data Flash8KB

AES(GCMモード対応)（注1）

セキュリティ機能/メモリ保護

真正乱数生成回路(RNG)（注1）

トラステッドIP-Lite(TSIP-Lite)（注1）

メモリプロテクションユニット（MPU）

RX 32ビットCPU(RXv2 Core: DSP, FPU強化) 54MHz

DSP命令



システム


データトランスファコントローラDMA×4ch

クロック発振器、PLL/USB専用PLL高速オンチップオシレータ低速オンチップオシレータ



外部バスインタフェース(16ビット)

USB 2.0 FS×1ch

CAN×1ch（注1）

通信機能

シリアルサウンドインタフェース×1ch

SDホストインタフェース×1ch（注1）


12ビットD/A×2ch

コンパレータ×4ch

アナログ

温度センサ




周波数精度チェック

発振停止検出

CRC演算回路

機能安全

A/D自己診断断線検出

DOC (RAMテストアシスト)

独立ウォッチドッグタイマ

タイマ

タイマパルスユニット: 16ビット×6ch

マルチファンクションタイマパルスユニット(3相モータ): 16ビット×6ch


8ビットタイマ: 8ビット×4ch

リアルタイムクロック（バッテリバックアップ）




浮動小数点演算器 (FPU)

LCDC 40seg × 4com

静電容量計測端子(CTSU) × 12ch

HOCO (32MHz)

LOCO (4MHz)

USB function

USB PLL

12ビットA/D ×17ch

32kHz sub-clock

PLL

表示用LCD

内蔵FLASHオンボード書き換え

各種センサスピーカ (ブザー、音声出力)

タッチキー入力

12ビットD/A × 2ch

Flashup to 256KB

メモリ


SRAM32KB

E2 Data Flash8KB

システム


データトランスファコントローラDMA×4ch

クロック発振器、PLL高速オンチップオシレータ低速オンチップオシレータ



外部バスインタフェース(16ビット)

通信機能シリアルサウンドインタフェース×1ch


12ビットD/A×2ch


アナログ

温度センサ




RX 32ビットCPU(RXv2 Core: DSP, FPU強化) 54MHz

DSP命令



浮動小数点演算器 (FPU)




発振停止検出

CRC演算回路

機能安全




タイマ

タイマパルスユニット: 16ビット×6ch




リアルタイムクロック（バッテリバックアップ）

ローパワータイマメモリプロテクションユニット

（MPU）

メモリ保護

Zero-wait Flashup to 128KB

メモリ

SRAMup to 16KB

E2 Data Flash8KB

システム


クロック発振器、PLL高速オンチップオシレータ低速オンチップオシレータ


データトランスファコントローラ


通信機能


8ビットD/A×2ch


アナログ

温度センサ




タイマ




リアルタイムクロック




RX 32ビットCPU3.08 CoreMark/MHz

DSP命令





発振停止検出

CRC演算回路

機能安全




表示用LED

各種センサ

スピーカ(ブザー、音声出力)

タッチキー入力

M

フォトカプラ

フォトカプラ

フォトカプラ

ターンテーブル

ファンモータ

庫内ランプ

トライアックリレー

M

～

重量センサ温度センサ

湿度センサ赤外線センサ

マグネトロン

汎用ポート

静電容量計測端子 (CTSU) × 36ch

HOCO(32MHz)

LOCO(4MHz)

12ビットA/D × 17ch

8ビットD/A × 2ch

コンパレータ × 2ch32kHz sub-clock

RX113

RX230

RX231

RX130

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All rights reserved. Printed in Japan. Document No. R30CA0159JJ0300

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