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APDS-9960数字接近，环境光，RGB和手势传感器描述：APDS-9960设备具有先进的手势检测，接近检测，数字环境光感（ALS）和色感（RGBC）。L3.94×W2.36×H1.35mm的超薄模块化封装结合了一个IRLED和出厂校准的LED驱动器，可与现有的引脚兼容。手势检测：手势检测利用四个方向的光电二极管来感测反射的IR能量（由集成LED产生的），以将物理运动信息（即速度，方向和距离）转换成数字信息。手势引擎的架构具有自动激活（基于Proximity引擎结果），环境光减法，串扰消除，双8位数据转换器，省电互换延迟，32数据集FIFO和中断驱动I2C总线沟通。手势引擎适应各种移动设备的手势要求：可以准确地检测简单的UP-DOWN-RIGHT-LEFT手势或更复杂的手势。功耗和噪音可通过可调节的红外LED定时进行最小化。下一页继续说明...应用：•手势检测•颜色感•环境光感测•手机触摸屏禁用•机械开关更换特征：光学模块中的环境光和RGB颜色感测，接近感应和手势检测环境光和RGB颜色感应-紫外线和红外阻挡滤光片-可编程增益和积分时间-非常高的灵敏度非常适合深色玻璃后面的操作接近感知-修整提供一致的读取-环境光抑制-偏移补偿-可编程驱动器，用于红外LED电流-饱和度指示器位复合手势感应-对不同方向敏感的四个独立的二极管-环境光抑制-偏移补偿-可编程驱动器，用于红外LED电流-32个数据集存储FIFO-中断驱动I2C总线通讯I2C总线快速模式兼容接口-数据速率高达400kHz-专用中断引脚小包装L3.94*W2.36*H1.35毫米说明（续）接近检测：接近检测功能通过光电二极管检测反射的IR能量（由集成LED提供）提供距离测量（例如移动设备屏幕到用户耳朵）。检测/释放事件是中断驱动的，并且每当接近结果跨越上限和或下限阈值设置时发生。接近引擎具有偏移调整寄存器，以补偿由传感器出现的不需要的IR能量反射引起的系统偏移。红外LED强度在工厂进行了修整，以消除由于组件变化而导致的终端设备校准的需要。通过自动环境光减法进一步改善接近结果。颜色和ALS检测：Color和ALS检测功能提供红色，绿色，蓝色和清晰的光强度数据。R，G，B，C通道中的每一个具有UV和IR阻塞滤波器以及同时产生16位数据的专用数据转换器。该架构允许应用程序准确测量环境光并感测颜色，使设备能够计算色温并控制显示器背光。功能框图：I/O引脚配置工作空气温度范围内的绝对最大额定值（除非另有说明）**超出“绝对最大额定值”列出的值可能会导致设备永久性损坏。这些仅是压力额定值，并不意味着在这些或超出“推荐操作条件”之下的任何其他条件下的设备的功能操作。长时间暴露于绝对最大额定条件可能会影响器件的可靠性。注1.所有电压都相对于GND。推荐工作条件工作特性，VDD=3V，TA=25°C（除非另有说明）注：值显示在VDD引脚上，不包括通过红外LED的电流。2.当PON=0，I2C总线空闲时，发生休眠状态。如果由于操作流程而输入睡眠状态，则SAI=1，PON将为高电平。光学特性，VDD=3V，TA=25°C，AGAIN=16×，AEN=1（除非另有说明）注：所示的百分比表示相应的红色，绿色或蓝色通道值与清除通道值的比率。2.465nm输入辐照度由具有以下特性的InGaN发光二极管提供：主波长=465nm，光谱半宽=22nm。525nm输入辐照度由具有以下特征的InGaN发光二极管提供：主波长=525nm，光谱半宽=35nm。625nm输入辐照度由具有以下特征的AlInGaP发光二极管提供：主波长=625nm，光谱半宽=15nm。RGBC特性，VDD=3V，TA=25°C，AGAIN=16×，AEN=1（除非另有说明）接近特性，VDD=3V，TA=25°C，PEN=1（除非另有说明）接近特性，VDD=3V，TA=25°C，PEN=1（除非另有说明）（续）注：该参数通过设计和表征来确保，并未经100％测试。8个脉冲是推荐的驱动条件。有关其他驱动条件，请联系AvagoFieldSales。值可能高于指定的1.36μs。工厂调整值以满足接近计数规格。在调整后，可以有相当大的变化（相对于典型值）。LEDBOOST增加电流设置（由LDRIVE或GLDRIVE定义）。例如，如果LDRIVE=0且LEDBOOST=100％，则LDR电流为100mA。接近偏移值随电源特性和噪声而变化。ILEDA已经出厂校准，以达到此规格。偏移和串扰直接与该值相加并且与系统有关。模块上方没有玻璃或光圈。测试值是连续5次读数的平均值。手势特性，VDD=3V，TA=25°C，GEN=1（除非另有说明）注：每个U/D或R/L对需要696.6ms的转换时间。对于所有四个方向，转换需要两倍的时间。该参数通过设计和表征进行确认，并未进行100％测试。8个脉冲是推荐的驱动条件。有关其他驱动条件，请联系AvagoFieldSales。值可能比指定的时间长1.36ms。工厂调整价值以符合手势计数规格。在调整后，可以有相当大的变化（相对于典型值）。在这些LED驱动条件下工作时，建议将VDD和VLEDA电源分开。手势偏移值随着电源特性和噪声而变化。ILEDA出厂校准，以达到此规范。偏移和串扰直接与该值相加并且与系统有关。模块上方没有玻璃或光圈。测试值是连续5次读数的平均值。红外LED特性，VDD=3V，TA=25°C（除非另有说明）等待特性，VDD=3V，TA=25°C，WEN=1（除非另有说明）交流电气特性，VDD=3V，TA=25°C（除非另有说明）**通过设计和表征指定;没有生产测试。图1.时序图图2.光谱响应图3a.ALS传感器LUX与米LUX使用白光图3b.ALS传感器LUX与使用白炽灯的仪表LUX图3c。ALS传感器LUX与米LUX使用白光图4a.标准化IDD与VDD图4b.标准化IDD与温度图5a.归一化PD响应与角位移图5b.规范化LED角度发光型材I2C总线协议：接口和控制通过I2C总线串行兼容接口（标准或快速模式）到一组提供设备控制功能和输出数据访问的寄存器来完成。该器件支持7位I2C总线寻址协议。该器件支持使用7位寻址协议的0×39Hex的单个从器件地址。（联系工厂查询其他寻址选项。）I2C总线标准提供三类总线事务：读，写和组合协议。在写操作期间，写入的第一个字节是一个命令字节，后跟数据。在组合协议中，写入的第一个字节是命令字节，随后读取一系列字节。如果发出读命令，则上一个命令的寄存器地址将被用于数据访问。同样，如果命令的MSB未设置，则设备将在存储在最后一个有效命令中的地址上写入一系列字节，并具有一个寄存器地址。命令字节包含控制信息或5位寄存器地址。控制命令也可用于清除中断。I2C总线协议由飞利浦（现为恩智浦）开发。有关I2C总线协议的完整说明，请参阅上的恩智浦I2C总线设计规范。I2C总线读协议-组合格式详细说明：手势检测，接近检测和RGBC色感/环境光检测功能由状态机控制，如图6所示，其在每个功能引擎进入时重新配置片上模拟资源。功能状态/引擎可以单独包含或排除在状态机流程的进程之外。每个功能引擎包含控制操作（例如，增益，ADC积分时间，等待时间，持续时间，阈值等）。Led驱动引脚LDR的控制在Proximity和Gesture功能之间共享。颜色/ALS引擎不使用红外LED，但在光学模式传输期间，IRLED发射的串扰可能会影响结果。手势/近似/颜色设备的操作周期如图6和图7所示。POR上电时，器件初始化并立即进入低功耗SLEEP状态。在这种运行状态下，内部振荡器和其他电路不起作用，从而导致超低功耗。如果在此状态下发生I²C事务，则振荡器和I²C内核将暂时唤醒以提供通信服务。一旦使能了PON功能，PON就会激活内部振荡器和操作电路，但功耗仍然很低，直到输入功能引擎块之一。第一次退出SLEEP状态，并且任何模拟引擎都被启用（PEN，GEN，AENDiagram=1）会出现EXITSLEEP暂停;随后立即进入选定的引擎。如果启用多个引擎，则操作流程按照以下顺序进行：空闲，接近，手势（如果GMODE=1），等待，颜色/ALS和休眠（如果SAI=1并且INT引脚被断言）。等待操作状态用于降低功耗和数据采集率。如果等待使能，WEN=1，延时可以从2.78ms调整到8.54s，由WTIME寄存器和WLONG控制位中的值设置。图6.简化状态图图7.详细状态图中断操作后休眠在所有启用的引擎/操作状态都已执行之后，导致硬件中断，状态机将返回到由休眠中断后位SAI选择的空闲或休眠。当满足两个条件时输入SLEEP：SAI=1，并且INT引脚已被置位。进入SLEEP不会自动更改任何寄存器设置（例如，PON位仍为高电平，但正常工作状态由SLEEP状态覆盖）。SLEEP状态由I²C终止INT引脚或SAI位清零。靠近操作接近检测功能通过光电二极管检测由集成LED提供的反射IR能量进行距离测量。以下寄存器和控制位控制接近操作，操作流程如图8所示。表1.近程控制图8.详细接近图接近结果受三个基本因素的影响：红外LED发射，红外接收和环境因素，包括目标距离和表面反射率。IR接收信号路径从四个[定向手势]光电二极管的IR检测开始，并以PDATA寄存器中的8位接近结果结束。来自光电二极管的信号被组合，放大和偏移调整以优化性能。相同的四个光电二极管用于手势操作以及邻近操作。二极管配对形成两个信号路径：UP/RIGHT和DOWN/LEFT。不管配对，任何一个光电二极管都可以被掩蔽，以排除其对接近结果的贡献。屏蔽成对的二极管之一有效地将信号减少一半，并使满量程结果从255减少到127.为了校正全量程的这种减小，可以设置接近增益补偿位PCMP，返回F.S.到255.使用PGAIN控制位，增益可以从1x调整到8x。通过调整POFFSET_UR和POFSET_DL寄存器来实现偏移校正或串扰补偿。器件的模拟电路将偏移值作为减法运算到信号累加中;因此，正偏移值具有降低结果的效果。在光学上，IR发射显示为脉冲串。脉冲数由PPULSE位设置，每个脉冲的周期可以使用PPLEN位进行调节。使用LDRIVE控制位可以选择IR发射的强度;对应四个，出厂校准，电流等级。如果需要更高的强度（例如较长的检测距离或深色玻璃下方的器件放置），则LEDBOOST位可用于将电流升高至额外的300％。集成IRLED的LED占空比和随后的功耗可以使用表2所示的下表和等式计算。如果接近事件按照AWAIT和WLONG设置的等待时间分隔，那么总的LED关闭时间必须增加等待时间。表2.近似近似时序每个新的接近结果或接近结果超过或低于PIHT和/或PILT阈值寄存器中设置的电平时，可以产生一个中断。为了防止过早/错误中断，还包括中断持续性过滤器;如果连续数量的超出阈值结果等于或大于PPERS设置的值，则中断将只会被断言。每个“阈值”接近结果PDATA将重置持久性计数。如果模拟电路饱和，则PGSAT位将被置为指示PDATA结果可能不准确。PINT和PGSAT位始终可用于I²C轮询，但PIEN位必须设置为PINT以在INT引脚上断言硬件中断。类似地，可以通过轮询PGSAT位来检测模拟数据转换器的饱和度;要启用此功能，必须设置PSIEN位。PVALID通过读取PDATA来清除。PGSAT和PINT由“地址访问”（即，仅两个字节组成的I²C事务：芯片地址，后跟R/W=1的寄存器地址）清除为PICLEAR或AICLEAR。表3.颜色/ALS控制颜色和环境光感测操作：颜色和环境光检测功能使用彩色和红外滤光光电二极管阵列来测量光的红，绿和蓝含量，以及非彩色滤光透明通道。以下寄存器和控制位控制颜色/ALS操作，操作流程如图9所示。图9.颜色/ALS状态图颜色/ALS接收信号路径以光电二极管处的滤波RGBC检测开始，并以RGBC数据寄存器中的16位结果结束。在将结果放入RGBCDATA寄存器之前，来自光电二极管阵列的信号在ATIM