3 硬件测试设置和配置

为了评估音频转触觉性能，我们使用 DRV2605L 和代表性 LRA 传动器设置了一个测试台。硬件包括连接到主机控制器的 TI DRV2605LEVM-MD 评估模块（包含小电路板上的 DRV2605L 驱动器和 LRA）。在实际产品中，主机可以是手持控制台中的应用处理器或微控制器。音频馈送到 DRV2605L 中，并在各种条件下观察 LRA 的振动输出。设置和配置的主要方面包括：

• 音频输入和耦合：音频编解码器或信号发生器向 DRV2605L 的 IN 引脚提供模拟音频信号。输入通过串联的 1µF 电容器进行交流耦合（按照建议），以阻断任何直流失调电压，并允许交流音频通过。DRV2605L 的输入阻抗（约 100kΩ）和 1µF 电容器构成一个截止频率为 1.6Hz 的高通滤波器，它可轻松传递相关音频频率，但会滤除直流信号。音频信号振幅保持在 DRV2605L 的可接受范围内（不超过约 1.8V_peak-to-peak）。在实践中，我们的 100% 音量测试级别对应于 1.0VRMS（约2.8Vp-p），从该值开始缩小到较低的百分比。DRV2605L 的内置噪声门保留为默认设置，可忽略几毫伏以下的任何音频 – 这可防止在需要静音时意外触发传动器而出现背景嘶嘶声或非常微弱的声音。
• I²C 控制和模式配置：主机控制器连接到 DRV2605L 的 I²C 接口（SCL、SDA）。通过 I²C 命令，DRV2605L 的寄存器配置为音频转触觉模式。重要的寄存器设置包括选择模式 0x04（音频转振动）、启用 LRA 驱动器（与 ERM 模式相反）、启用具有交流耦合的模拟输入（这涉及设置 DRV2605L 的控制寄存器：例如，在相应的控制寄存器中，AC_COUPLE = 1 且 N_PWM_ANALOG = 1）。还为 LRA 设置了额定电压和过驱钳位，但自动校准（下文介绍）可以在需要时进行调整。图 3-1 显示了该设置的简化版原理图，突出显示了主机（应用处理器）、DRV2605L 和 LRA 之间的连接。
• 自动校准：在使用音频转触觉模式之前，运行 DRV2605L 的 LRA 自动校准例程。这是一次性（或不频繁）的步骤，可帮助驱动器测量 LRA 的谐振频率、额定驱动电压和其他参数。为此，将 DRV2605L 置于校准模式（模式寄存器 = 0x07），并通过 I²C 切换 GO 位。驱动器会短暂驱动 LRA 并测量响应。几百毫秒后，会有一个状态位校准已完成且成功。自动校准设置针对驱动参数（例如 LRA 的有效电阻和反电动势常数）设计，以便对我们的特定传动器实现精确的闭环控制。首次使用新 LRA 时进行校准很重要；校准后，这些值存储在寄存器中，并用于后续的音频转触觉操作。
• 测量仪器：为了观察触觉行为，我们使用带有多个探头的数字示波器（Rigol DS 系列）。一个差分探头连接在 LRA 端子上，用于监测 DRV2605L 施加到 LRA 的电压（此差分电压与 LRA 的力输出相关）。另一个通道连接到音频输入信号，以便于看到音频与产生的振动驱动之间的关系。为了评估模式切换，示波器设置为较慢的时基（每个分度数百毫秒）以捕获模式切换的时刻。为了捕获稳态波形（例如给定频率和振幅下的 LRA 响应），使用更快的时基（微秒到毫秒标度）来查看 PWM 波形和包络的详细信息。

DRV2605L 通过 I²C（带有上拉电阻的 SCL、SDA 线路）连接到应用处理器。模拟音频输入通过耦合电容器 C (IN) 馈入 IN/TRIG 引脚（如果不使用，可以选择将其短接至地）。DRV2605L 通过差分输出（OUT+ 和 OUT–）驱动 LRA（或 ERM）；显示了稳压器和电源轨的电源去耦电容器（C(REG)、C(VDD)）。EN 引脚可用于启用/禁用驱动器（为常开状态连接高电平）。1µF 输入电容器与 IN 引脚阻抗形成一个高通滤波器（截止频率约为 1.6Hz），在阻断直流信号的同时允许低频音频通过。

使用该设置进行了两组主要实验：

1. 稳态音频转触觉性能：在音频转触觉模式下使用各种音频频率和振幅驱动 LRA，以表征 LRA 的响应方式。
2. 模式切换测试：使用不同的条件（存在和不存在音频），在音频转触觉模式和实时播放模式之间切换 DRV2605L，以确保平稳转换。下一节将介绍第一组测试的波形结果（音频转触觉模式性能）。

初始 I²C 配置

在操作 DRV2605L 之前，必须通过 DRV2605LEVM-MD GUI 应用初始配置。请按照以下步骤操作：

1. 打开 DRV2605LEVM-MD GUI，并通过 USB 连接 EVM。
2. 选择 Import Settings，并加载提供的配置文件 (initial table.txt)。

下列寄存器设置对于正确的初始化至关重要：

这些设置可确保优化的性能、适当的校准以及音频转触觉功能的模式配置。

模式切换程序

初始化后，DRV2605L 可以在音频转触觉模式和内置库模式之间动态切换。通过 GUI 的寄存器写入功能或微控制器 I²C 脚本使用下列 I²C 命令：

• 切换到音频转触觉模式：

写入寄存器 0x01 = 0x04

• 切换到内置库模式（游戏模式）：

写入寄存器 0x01 = 0x00

写入寄存器 0x0C = 0x01 //触发振动事件

为了确保平稳运行并避免连续触发，请遵循以下时序建议：

• 触发振动事件后等待大约 20ms。如果没有其他事件发生：

写入寄存器 0x01 = 0x04 // 返回音频转触觉模式

该时序可确保在显式事件停止时器件平稳转换回连续的音频衍生触觉反馈。

GUI 用法 (DRV2605LEVM-MD)

1. 连接评估板后，打开 DRV2605LEVM-MD GUI。
2. 使用 GUI 的 Import Settings 按钮导入提供的初始配置 (initial table.txt)。
3. 手动切换模式：
   • 使用 GUI 中的 Write 选项：
     • 对于音频转触觉模式，输入 Reg= 0x01, Val = 0x04。
     • 对于内置库模式，输入 Reg= 0x01, Val = 0x00。
   • 单击 Write 按钮确认并执行。

这提供了一种直接的方法来确认 DRV2605L 正确运行并快速评估不同模式下的触觉反馈性能。

自动化测试的 I²C 脚本示例

为了快速进行自动化测试，您可以通过主机微控制器（伪代码示例）实施以下脚本：

// 初始化 DRV2605L（从初始表加载设置）

I2C_Write(0x5A, 0x01, 0x04); // 默认采用 ATH 模式

// 发生游戏事件时（用户按下按钮或游戏触发事件）

I2C_Write(0x5A, 0x01, 0x00); // 库模式

I2C_Write(0x5A, 0x0C, 0x01); // 触发触觉事件

Delay(20ms); // 等待事件振动完成

// 如果没有其他事件，则恢复为 ATH

I2C_Write(0x5A, 0x01, 0x04); // 音频转触觉模式

此脚本可集成到游戏手持设备固件中，以实现有效、无缝的触觉体验控制。