光电鼠标传感芯片N6591

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1、 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 1 N6591 N6591 数据手册数据手册 版本 1.0 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 2 1.1. 概述概述 N6591 是一款低功率光学导航传感器，具有创新的低功耗架构，功耗管理自动化 模式，平面跟踪精准度高，灵活的可编程协议，可配置睡眠及唤醒时间，适合于电池 及功耗敏感型节能应用领域，并可搭配二代、三代光学透镜,例如无线光电鼠标。 N6591 具有高速移动检测功能，最高检测速度可达 50 英寸/秒, 最高加速度为 20g。此外，片上集成振荡器及 LED 恒流驱动，使其外部器件最大化精简。 N6591，光学透镜，LED 聚光

2、罩（可选配），以及 LED 构成一套完整简洁的鼠标运 动轨迹系统。无需任何其它活动部件，具有高稳定性及易维护性。另外，无需精确的 光学调整，即可大批量装配。 N6591 可通过双线或三线串行通信接口访问寄存器。芯片采用 DIP8L 双列直插封 装结构。 2.2. 特性特性 可独立电源供电，可分高低电压供电： 低电压：1.7V2.1V(VDD 与 VDDA 短接） 高电压：2.1V3.6V(VDDA 串接电容接地） 支持三线（默认）或双线 SPI 串行接口 支持 8bit 或 12bit 数据长度的设置 支持多种省电模式（sleep1/sleep2/sleep3) CPI 可调，最高 CPI 为

3、 2400 帧率可高达 4000fps 高速检测功能，最高检测速度可达 50 英寸/秒 具有 LED 恒流驱动 具有移动检测输出功能 内置振荡器，无需时钟输入 可搭配二代、三代光学透镜 极少外部器件 3.3. 应用领域应用领域 无线光电鼠标 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 3 4.4. 封装引脚封装引脚 图图 4.14.1 封装引脚封装引脚 5.5. 引脚概述引脚概述 引脚名称及说明 引脚 名称 输入/输出 说明 NCS IN 若三线 SPI，此 IO 有效；双线 SPI，此 IO 接地 MOTION OUT 移动检测 SDIO I/O SPI 双向数据端口 SCLK IN SP

4、I 时钟输入 LED OUT LED 控制 VSS GND 芯片接地 VDD PWR VDD 为电源供电电压；低电压（VDD：1.7V2.1V），VDD 与 VDDA 短接；高电压（VDD：2.1V3.6V），VDDA 串接 4.7UF 接地 VDDA PWR 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 4 6.6. 电特性电特性 特性 Symbol Min. Typ. Max. Unit 备注 保存温度 TSTR -40 - 85 C 工作温度 Topt -15 - 55 C VDD 额定电压 VDD -0.5 - 3.8 V 输入额定电压 VIN -0.5 - VDD+0.3 V ESD

5、 2 - - KV 人体模型 7.7. 建议使用环境建议使用环境 特性 Symbol Min. Typ. Max. Unit 备注 工作电压 VDD 1.7 1.8 2.1 V 低电压供电 2.1 2.7 3.6 V 高电压供电 工作温度 Topt 0 - 40 C 电源噪声 VNOISE - - 100 mV CPI R - - 2400 CPI 串行时钟频率 FSCK - - 2 MHz 帧频 FR - 4000 - FPS 速度 Speed - - 50 IPS 加速度 A - - 20 G 8.8. 交流电特性交流电特性(VDD =2.7V, TA = 25) 特性 Symbol Mi

6、n. Typ. Max. Unit 备注 SCLK 频率 FSCLK - - 2 MHz 上电后 NCS 至低时间 TNCSPU 1 - - ms SCLK 至高时间 TSCLK-HI 250 - - ns SCLK 至低时间 TSCLK-LO 250 - - ns NCS 可前置时间 TNCS-LEAD 1 - - us NCS 可滞后时间 TNCS-LAG 1 - - us NCS 最小时间 TNCS-HI 2 - - us SDIO 可设置时间 TSETUO-WR 250 - - ns SDIO 保持时间 THOLD-WR 250 - - ns SDIO 延时时间 TDLY-RD - -

7、 50 ns SDIO 读取保持时间 THOLD-RD 250 - - ns SDIO 上升沿时间 TSDIO-R - 30 - ns CL=30pF SDIO 下降沿时间 TSDIO-F - 30 - ns CL=30pF SPI Re-Sync 脉冲宽度 TRESYNC 1.0 - - us 仅供双线 SPI SPI 看门狗时间 TWDT 1.7 - - ms 仅供双线 SPI 快速脉冲宽度 TQB 2 - 100 us 仅供双线 SPI 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 5 9.9. 直流电特性直流电特性(VDD =2.7V, TA = 25) 特性 Symbol Min.

8、Typ. Max. Unit 备注 正常模式工作电流 Inor - 250 - uA 睡眠模式 1 工作电流 Islp1 - 16 - uA 睡眠模式 2 工作电流 Islp2 - 7 - uA 睡眠模式 3 工作电流 Islp3 - 4 - uA 省电模式工作电流 Ipd - 3 - uA 类型: MOTION, SCLK, SDIO，NCS 输入高电压 VIH VDD*0.7 - - V 输入低电压 VIL - - VDD*0.3 V 输出高电压 VOH VDD-0.4 - - V IOL = 2mA 输出低电压 VOL - - 0.4 V IOL = 2mA 类型: LED 输出低电压

9、VOL-LED - 100 - mV IOL = 10mA LED 输出电流 VLED - 50 - mA 10.10. PCB PCB 装配装配 图图 10.110.1 推荐推荐 PCBPCB 装配图装配图 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 6 11.11. 光电鼠标传感芯片装配概述光电鼠标传感芯片装配概述 NST 提供一份描述鼠标底壳构造的 IGES 图纸供光学透镜及 PCB 调整使用。N6591 适用于通孔 PCB。其封装体上设有与光学透镜对齐的光孔。光学透镜以最佳角度提供 表面成像及表面照明所需的光源。 光学透镜的特性与传感芯片， 鼠标底壳， 聚光罩(选 配)及 LED 的

10、特性保持一致。LED 引脚弯曲成型后安装至 PCB，调整 LED 光束以适应光 学透镜。图图 11.111.1 推荐推荐 PCBPCB 机械尺寸机械尺寸 (mm/inch)(mm/inch) 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 7 12.12. 内部横截面内部横截面 图图 12.1 12.1 装配结构分解图装配结构分解图(mm/inch)(mm/inch) 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 8 13.13. PCBPCB 装配注意事项装配注意事项 1). 将 N6591 芯片及其它所有相关电子器件插入 PCB； 2). 将 LED 装入聚光罩(选配)，并使 LED 引脚弯

11、曲 90； 3). 将 LED 插入 PCB； 4). 用焊接夹具固定整个 PCB 板，进行锡焊工序；锡焊过程中 N6591 芯片需保证 紧贴 PCB 板，必须保证光孔贴膜完整；建议 PCB 板开槽处贴高温保护纸； 5).将焊好的 PCB 板安装至鼠标底壳； 6). 摘除光孔表面的保护膜；注意防止污染物进入光孔；建议整个鼠标装配过程 中避免芯片光孔正面朝上放置；建议摘除光孔保护膜时垂直固定 PCB； 7). 将 PCB 装配板安装至装好光学透镜的底壳上； 将 N6591 芯片的光孔与光学透 镜调整吻合； 8). PCB 光学参考位置已由底壳及光学透镜设定好；由按键导致的 PCB 移动应最 小化

12、，以保持其光学稳定性； 9). 装上鼠标外壳； 鼠标外壳需保证 PCB 上所有按键动作及所有器件垂直固定位 置的准确性。 14.14. ESDESD 性能优化设计注意事项性能优化设计注意事项 以下表格是根据之前 NST 提供的 IGES 图纸设定的标准值。 鼠标底壳的 stand-off 不应超过 5 mm。 考虑到光学透镜的材质为聚碳酸酯或聚苯乙烯 HH30, 应禁止使用含有氰基丙烯 酸盐的粘合剂，否则会导致光学透镜变形。 15.15. 工作原理工作原理 N6591 的设计基于光学导航技术，其特点是通过光学采集表面连续的图像（帧） 来计算出位置变化，并通过数据分析确定移动方向及距离。 N65

13、91 包含图像采集系统（IAS），数字信号处理器（DSP），两线或三线串行通 信接口。 IAS 经透镜及照明系统采集细微的表面图像，这些图像经 DSP 处理后用于移动方 向及距离的确定。DSP 负责计算 x 和 y 相对位移值。 外部微控制器通过串行端口读取来自 N6591 的 x 和 y 信息，并转化为 PS2， USB 或 RF 信号，然后传输至电脑主机。 光电鼠标传感光电鼠标传感芯片芯片 N6591 9 16.16. N6591N6591 应用电路应用电路 NCS1MOTION2SDIO3SCLK4VDDA8VDD7VSS6LED5U1VCC(1.7V2.1 V)NCS1MOTION2S

14、DIO3SCLK4VDDA8VDD7VSS6LED5U1C14.7u FVCC(2.1V3.6V)图图 16.1 16.1 传感芯片高低电压应用电路传感芯片高低电压应用电路 注释：传感器芯片默认设置高电压供电，若更换供电电压为低电压，需在上电后设置寄存器 0X4B=0x40。 0x09 = 0x5A 禁止写保护 0x4B = 0x04 使用低电压，关闭内部调节器 0x09 = 0x00 允许写保护 17.17. 安规需求安规需求 当使用屏蔽电缆装配鼠标，并遵守 NST 的建议事项，可通过 FCCB 认证及世界范围 内类似辐射限制标准。 当使用屏蔽电缆装配鼠标，并遵守 NST 的建议事项，可通过

15、 EN61000-4-4/IEC801-4 EFT 测试。 18.18. 通信方式通信方式 18.1 18.1 三线串行外设接口三线串行外设接口 (SPI)(SPI) 传感器芯片支持三线串行外设接口,用于外设控制器读/写N6591内部的寄存器和 OPMS 寄存器,并显示运动信息；外设控制器直接控制 NCS、SCLK 和 SDIO 接口，由 MCU 发起通讯。 NCS:串行片选（低电平有效），NCS 至低电平，可激活 SPI；否则，SDIO 处于高 阻状态,SCLK 将被忽略。当出现通讯出现错误，NCS 也可作为 RESET 功能。 SCLK (串行时钟):串行时钟，由外部控制器生成。 SDIO (串行数据):串行数据，用于外设控制器读/写数据。 NCSNCS 与与 VDDVDD 上电时序上电时序 为了确保三线 SPI 运行稳定，在传感器上电稳定之前必须强制 NCS 至低电平，上 电稳定后，NCS 强制至低电平至少 1ms.当 SPI 稳定后，外设控制器应该使 NCS 至高电 平。 光电鼠标传感光电鼠标传感