传感器驱动系列之PAW3212DB鼠标光电传感器

PAW3212DB是一款高性能的光学运动传感器，通常用于各种需要运动检测和位置跟踪的应用中，如无线鼠标、游戏控制器和手势识别设备。其针对基于红色 LED 的无线鼠标应用进行了优化。它具有低功耗架构、高精度表面跟踪能力、自动电源管理模式、灵活的可编程分辨率、可配置的睡眠和唤醒时间，使其适用于对功率敏感的无线鼠标应用。PAW3212DB能够进行高达 30 英寸/秒的速度和 10g 加速度的高速运动检测。其实物图见下图1：

1.1 主要特点

高灵敏度：PAW3212DB 具有较高的灵敏度，能够检测微小的运动，确保准确的位移跟踪。
宽电压范围：低电压段:1.7V至 2.1V(VDD.VDDA 短路)，高压段:2.1V至3.6V(VDDA应将电容器连接到 GND)；
可选择3线(默认)或2线 SPI串行接口；
可选择 8位(默认)或 12 位运动数据长度，用于Delta X和Delta Y；
可选分辨率高达 2400CPI(每英寸计数)，步长为 38 cpi(基于 x1 镜头放大倍率)，适合快速移动和高精度需求的应用；
移动侦测中断输出；
跟踪速度高达 30ips(英寸/秒)和 10g 加速度；
内置低功耗定时器(LPT)，用于Sleep1/Sleep2/Sleep3 模式；
自适应帧率控制，可在以不同速度移动时节省更多电量；

1.2 引脚定义

其传感器引脚对应说明如下图2所示：

其获取数据对应的传感器方向示意图如图3所示：

1.3 传感器组装

由于该传感器的光学器件是集成在芯片内部的，但是需要透镜对红外LED灯进行光学反射和折射，所以需要使用一个光学透镜和红外LED灯(数据手册建议使用昌裕 LED 配光测角仪 V110 来测量 LED 视角。)，其3D组装示意图见下图4说明：

1.4 应用场景

无线鼠标和键盘：用于提高操作的精准度和响应速度；
游戏控制器：增强玩家体验，提供更流畅的操控感；
移动设备：可以用于手势识别和运动控制，提升用户交互体验；

1.5 传感器使用注意

1.5.1 供电选择

传感器的上电默认设置在 High Voltage 段。如果用户想使用Low Voltage段，则应在上电序列后设置传感器寄存器(地址0x4B)(值 0x40)。如果此寄存器设置不正确，则由于内部稳压器的电流泄漏，传感器将消耗额外的功率。其对应数据手册说明如下图5：

其中供电的接法选择如下图6所示，左侧为High Voltage对应接法，右侧为Low Voltage接法。

1.5.2 SPI读写设置

这里以3线SPI为例进行说明，两线SPI的读写设置只需要将CS引脚一直下拉到地，且设置寄存器读写说明即可。

PAW3212DB与MCU的传输协议采用的是3线半双工的SPI协议，即同一时刻只有MISO接收数据或者MOSI发送数据。其中SDI0上的数据更改发生在 SCLK的时钟下降沿，时钟的上升沿用于数据保持。

其寄存器的写入和读取两种操作模式都由两个字节组成。第一个字节包含7位数据(寄存器地址)+最高位MSB(读/写方向判定，0代表读操作，1代表写操作)；第二个字节包含数据。其具体说明示意入下图7所示。

写入操作时序示意图如下：

读取操作时序示意图如下：

1.5.3 MOTION引脚

每当传感器检测到运动的发生时，MOTION 引脚将从高变为低电平。MOTION 引脚可用于监控传感器运动数据是否已被清除。如果运动数据未被清除，MOTON 引脚将保持低电平，当主机控制器读出所有运动数据后(即 Motion bit.Delta X和Delta Y均为零)，MOTION 引脚将变为高电平。

当鼠标系统工作在空闲状态时，传感器处于 Sleep1/Sleep2/Sleep3 模式，主机控制器处于空闲模式，当传感器检测到运动发生时，MOTION 引脚将变为低电平。MOTION 引脚上的下降沿可用作唤醒主机控制器的中断事件。其状态说明见下图10。