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采用I²C总线连接设计的触摸屏控制器

电子设计 2019-01-29 08:22 次阅读

集成到LCD(通常为TFT)或作为PCB的一部分的触摸屏已成为现代手持设备的事实上的用户界面。这些透明或不透明的表面主要基于电阻电容技术,取代机械开关,薄膜开关,圆顶开关和按钮,为嵌入式微型设备提供用户界面信息,远远超出按钮按压。

专用触摸屏接口芯片的出现有助于减轻主机处理器的负担并提供额外的功能。虽然它们可能会增加成本并需要更多的PCB空间,但它们使工程师能够更快地将设计推向市场,并采用经过高度测试和可靠的触摸技术。本文讨论I²C连接的触摸屏控制器

超越连接性

用户界面远远超出了交换机和联系人关闭。例如,用于扩展视图,收缩视图或滚动的手势可以通过任何单个离散按钮或开关实现更多功能。圆周运动也取代了早期iPod流行的机械JOG环。使用模拟微调电阻器的滑块也正在被触敏技术取代。

所有这些功能和灵活性意味着需要更多的处理能力来检测,解码,去抖,并将用户意图传递给主机处理器。这意味着需要更高性能(和更昂贵)的处理器或专用控制器。

两者都是有效的方法。现代微控制器和微处理器通常具有很大的功率,并具有A/D和D/A转换器,以及可以实现基本触摸屏界面的运算放大器比较器。但是,这种方法需要将实时和时间敏感的检测和响应编码到主处理器的负载时间表中。因此,这意味着更多的片上代码闪存,以及暂存器和缓冲RAM,这反过来可能意味着更大的更昂贵的微处理器。

I²C是一种简单而有效的双线双向通信技术,它允许外围芯片执行复杂功能,同时仅使用主处理器的两条I/O线。这是一个如此简单的协议,如果微处理器没有内置专用的I²C硬件,它可以很容易地进行位操作。

正如您所料,这种普遍接受的标准用于允许专用触摸屏控制器接口芯片连接到具有最少数量I/O引脚的主机微控制器。此外,正如您所料,许多触摸屏控制器芯片都是专用处理器和片上系统(SoC)。这意味着虽然它们可以针对触摸界面进行优化,但是它们还可以执行其他系统功能,进一步减轻主处理器的负担。

赛普拉斯CY8CTST200A-48LTXI基于PSoC的专用微控制器为例,这是一款8位,4 MIPS哈佛架构,基于M8C的微控制器,可编程用作专用触摸接口控制器(图1)。电容式感应IC采用公司的True Touch技术,包含参考驱动器,多路复用器,比较器,定时器以及实现各种触摸感应算法所需的逻辑,如正电荷积分,负电荷积分,逐次逼近,sigma delta电容式传感和张弛振荡器频率变化。

采用I²C总线连接设计的触摸屏控制器

图1:赛普拉斯True Touch控制器中的嵌入式处理器可以运行各种触摸传感算法并通过I²C与主处理器通信时执行其他外围功能。

除I²C外,赛普拉斯的器件还具有USB,SPIUART接口。凭借32 Kb的片上闪存和仅2 Kb的SRAM,核心处理器可根据您的特定触摸需求进行定制,作为专用触摸控制器。它很可能没有完全运行你的设计的马力,但它并不打算。它更像是一个可编程外围芯片,其核心是micro。

Atmel是Qtouch技术领域的另一个参与者。例如,Atmel AT42QT1060-MMUQS397适用于手机和智能手机,将触摸控制与基于PWM的LED驱动器相结合,将两个所需功能集成在一个封装中(图2)。

采用I²C总线连接设计的触摸屏控制器

图2:除了监控触摸板外,Atmel Q-Touch还具有可调光LED驱动器。所有触摸事件和调光控制均超过I²C。

Qtouch技术基于数字突发模式电荷转移技术,可检测按钮中的电容变化。扩频频率的调制突发用于抑制RF发射并减少环境噪声的影响。这也有助于减少对手机中使用的敏感RF级的干扰。 Digi-Key的网站上提供了培训模块,详细介绍了Atmel Qtouch技术。

滑块

有趣的部分来自IDT,它的LDS6000NQGI8设计用于支持多达15个滑块和触摸环传感器。 IDT称其触摸技术为PureTouch,基于电容数字转换器,考虑使用内部500 KHz sigma delta开关矩阵(图3)。

采用I²C总线连接设计的触摸屏控制器

图3:内置于IDT Pure Touch控制器的sigma delta开关矩阵针对多个滑块和微动环设计以及离散触摸区。

LDS6000N的一个很好的特性是它 - 芯片校准逻辑,持续监控环境以调整开关阈值,使输入更能抵抗噪声。除I²C外,LDS6000还有一个SPI端口,可以指定并用作外部输入状态选择的串行通信链路。

如果需要更高分辨率和更多传感器输入,您可能需要查看STMicroelectronics的STMPE24M31QTR。该部件基于该公司的S-Touch技术,最多支持24个传感器输入,滑块/滚轮分辨率为256级。它还具有8个PWM,可控制多达16个LED,具有亮度控制和闪烁功能。

I²C接口具有完整的400 Kbit/s数据速率,所有输入引脚均受到8 kV的ESD保护。该部件还具有16个通用I/O,主要针对移动电话,便携式媒体播放器,笔记本电脑和游戏机,但可用于任何电容式触摸系统。

ST提供STEVAL-ICB003V1评估套件,其中包含8个触摸按键,旋转编码器接口和4至7段LED显示屏(图4)。该公司还在线提供了一个培训模块,详细介绍了其电容式触摸传感解决方案。

采用I²C总线连接设计的触摸屏控制器

图4:意法半导体的开发和评估板旨在展示前面板解决方案,包括该公司的Pure Touch技术。数据表中的参考设计演示了各种传感器,包括滑块,旋转编码器和液位传感器。

飞思卡尔半导体还有一个有趣的I²C触摸感应控制器。 MPR121QR2是该公司的第二代触摸屏控制器,最多可支持12个触摸板。

这一部分的一个很好的功能是内部滤波和去抖电路以及模拟电极,其中所有12个电荷一起充电,以允许更大的近距离检测距离和增加的感应区域。

在操作中,一旦获得电极电容数据,就确定电极触摸/释放状态,将其与电容基线值进行比较。电容基线由MPR121QR2跟踪,自动根据背景电容变化。

将基线值与当前的即时电极数据进行比较,以确定是否发生了触摸或释放。设计师可以设置触摸/释放阈值,以及触摸/释放去抖时间。这是为了消除由于噪声引起的抖动和误触摸。该器件还具有硬件可配置的I²C地址,因此您可以对共享相同I²C线的器件进行仲裁。有关飞思卡尔触摸技术的培训模块,请访问Digi-Key的网站。

总结

触摸传感技术可以可靠地替换机械按钮和开关,以消除机械磨损。现代触摸传感器可配置为简单的滑块,旋转轮和触摸板,为更直观的用户界面提供显着优势,为设计人员提供更大的自由度,同时降低整体系统成本。由I²C接口驱动的触摸传感器控制器消除了主机微控制器的处理负担,正如我们在几个部分示例中所见,也可以执行其他外设功能。

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NCP1587 低电压同步降压控制器

7和NCP1587A是低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1587和NCP1587A提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz(NCP1587)和200kHz(NCP1587A)振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1587和NCP1587A还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易于使用 0.8V +/- 1%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易于使用 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易于使用 应用 终端产品 图形卡 台式计算机 服务器/网络 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 DSP和FPGA电源 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-09 11:38 25次 阅读
NCP1587 低电压同步降压控制器

NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

11是一款高性能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压解决方案,针对英特尔CPU应用进行了优化,可在高达5 MHz的频率下工作。 NCP81111还可用作通用I2C控制多相电压调节器。 NCP81111设计用于支持NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的功能扩展到6相,实现高电流处理。控制器包括真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自适应电压定位。 特性 会见英特尔® s VR12.5规格 用户配置的板载EEPROM 高性能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流平衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热补偿电感器电流感应 用户可调整的内部补偿 应用 终端产品 用于英特尔处理器的多相电压调节器 通用I2C控制多相调节器 台式电脑 笔记本电脑 服务器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 17次 阅读
NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

是一款采用SuperPD™PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器。这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术,在低光照条件下具有出色的自动对焦性能。采用1.1μm像素构建,提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式,使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图像质量由领先的量子效率和灵敏度驱动,同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像。 AR1337以每秒30帧的速度运行在13 MP,并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频。 特性 优势 SuperPD™PDAF技术 领先的低光自动对焦性能 独特的PDAF图案和微透镜技术 高精度相位检测自动聚焦(PDAF)功能 片上坏像素校正和AF计算 简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成 具有低读取噪声的高量子效率和灵敏度 卓越的图像质量,尤其是在光线不足 应用 终端产品 智能手机相机 平板电脑相机 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 14次 阅读
AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

NCP1589D 同步降压控制器

9D是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调节输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& ; FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 16次 阅读
NCP1589D 同步降压控制器

NCP1579 低电压同步降压控制器

9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 20次 阅读
NCP1579 低电压同步降压控制器

NCP1589A 低电压同步降压控制器

1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 11次 阅读
NCP1589A 低电压同步降压控制器

NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 33次 阅读
NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

NCP3012 同步PWM控制器

2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...
发表于 07-29 17:02 25次 阅读
NCP3012 同步PWM控制器

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 6次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 6次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 28次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 22次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 19次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

NCP3011 同步PWM控制器

1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...
发表于 07-29 16:02 29次 阅读
NCP3011 同步PWM控制器

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 32次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 24次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 20次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强