電容觸摸的工作原理及應(yīng)用設(shè)計方式

1、電容觸摸簡介

ME32F030系列芯片的電容觸摸功能，可以對多達22管腳的電容進行測量，利用一個RC震蕩電路頻率的改變來檢測手指觸摸引起的電容C的變化，從而實現(xiàn)電容觸摸按鍵。其中的RC在芯片內(nèi)部有4擋可以通過軟件選擇，從而實現(xiàn)從350K/600K/1.4M/3.6M的一個基本頻率。在ME32F030封裝下面，RC也可以使用外部電阻，用戶可以任意調(diào)節(jié)基本頻率。其基本原理如下圖：

圖1基本原理圖

?支持多達22電容觸摸按鍵

?可配置RC振蕩計數(shù)頻率和單位時間，最大限度去適應(yīng)不同的應(yīng)用要求。

?硬件自動掃描，節(jié)省CPU資源。

觸摸按鍵相關(guān)管腳的映射關(guān)系如下表：

圖2管腳映射

2、應(yīng)用設(shè)計方式

在簡介中介紹到觸摸電容是通過測量RC振蕩器頻率變化，才而判斷是否手指觸摸到按鍵。針對不同的應(yīng)用環(huán)境，為提高系統(tǒng)抗干擾能力，增強檢測靈敏度，觸摸按鍵模塊提供多種方法：

1.利用內(nèi)部電阻改變基本頻率

觸摸按鍵模塊通過4種電阻組合，從而產(chǎn)生4種不同頻率去滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。用戶可以選擇最適合應(yīng)用的一個頻率，通過這個選擇，用戶可以只通過軟件就解決像EMI，靈敏度之類的問題。

2.使用外部電阻改變模塊基本頻率

在一些特殊情況下，內(nèi)部電阻產(chǎn)生的頻率不足以滿足應(yīng)用要求，ME32F030R8T6還提供了另一個選擇外部電阻來產(chǎn)生用戶自己的一個頻率。當(dāng)外部電阻被采用時，TOUCH_OUT和TOUCH_IN必須被設(shè)定并連接到電阻的兩端。該頻率可以使用下列公式來估算：

fOSC=1/（1.386×R×CSENSOR）

3.配置頻率計數(shù)周期時間

采用較長的周期計數(shù)時間，用戶可以得到相對準(zhǔn)確的觸摸檢測。但是這也會減慢應(yīng)用對手指按鍵的反應(yīng)。選擇一個適當(dāng)?shù)臋z測時間，是取得一個好的用戶觸摸體驗的關(guān)鍵。

舉例：在大多數(shù)情況下，300ms的按鍵反應(yīng)時間還算是一個不錯的用戶體驗。如應(yīng)用采用4個觸摸按鍵，那么最長的頻率計數(shù)周期時間可以是300ms/4=85ms。按外設(shè)時鐘PCLK等于20MHz計算，寄存器SENSTM值應(yīng)配置20000*85=1700000。

4.使用門限寄存器判斷觸摸狀態(tài)

在一些無干擾，并且觸摸按鍵電容一致性好的應(yīng)用中，用戶可以使用門限寄存器去設(shè)置手指觸摸的界限，這樣可最大限度降低CPU時間和簡化應(yīng)用程序。

3、觸摸應(yīng)用函數(shù)

在簡化觸摸硬件開發(fā)的基礎(chǔ)上，ME32F030也提供了庫函數(shù)來降低軟件開發(fā)門檻，在Lib/common/Drives/source中提供了touch.c和touchme.c兩個庫函數(shù)C文件。

我們先做一個應(yīng)用例程，然后我們順著標(biāo)準(zhǔn)例程的應(yīng)用步驟，對庫函數(shù)的使用做解釋說明。歷程的源代碼如下。

externtouchitouch;//觸摸信息結(jié)構(gòu)體itouch

intmain（void）

{

uint16_tupdatefreq=0xfff;

PA_12_INIT（PA_12_TOUCH5）;//PA12引腳復(fù)用為TOUCH5引腳

itouch_init（TOUCH5）;//初始化TOUCH5引腳

GPIO_ConfigPinsAsOutput（PB，IO_PIN9）;//PB9設(shè)置為輸出方向

GPIO_SetPin（PB，IO_PIN9）;////PB9設(shè)置為輸出高電平

while（1）

{

if（！updatefreq）//減計數(shù)至0后，更新觸摸電容基準(zhǔn)

{

updatefreq=0xfff;//計數(shù)重置

itouch_update（）;//更新觸摸電容基準(zhǔn)

}

//檢查是否有觸摸按鍵按下

if（itouch.status）

updatefreq=0xfff;//計數(shù)重置

else

updatefreq--;//計數(shù)自減

//判斷觸摸按鍵發(fā)生的引腳

if（itouch.status&TOUCH5）

GPIO_ResetPin（PB，IO_PIN9）;//燈亮

else

GPIO_SetPin（PB，IO_PIN9）;//燈滅

}

}

首先我們說下touch結(jié)構(gòu)體，它定義在touchme.h頭文件中，它包含了所有的觸摸

信息和參數(shù)，后面的庫函數(shù)基本都有用到它，而開發(fā)者直接使用這個結(jié)構(gòu)體就可以了。（筆者對這個結(jié)構(gòu)體參數(shù)的詳細配置也不是很掌握，如果有感興趣的開發(fā)者，還是建議向原廠的技術(shù)人員做詳細的了解）。

①、PA_12_INIT（PA_12_TOUCH5）；使用前先將IO口復(fù)用為TOUCH功能。

②、itouch_init（TOUCH5）；調(diào)用touchme.c中的庫函數(shù)來初始化TOUCH功能，這個庫函數(shù)只用我們把需要使能的觸摸引腳，作為參數(shù)傳遞給函數(shù)即可。庫函數(shù)來幫我們做詳細的初始化工作。

③、While（1）循環(huán)中做了一個倒計時，當(dāng)計時自減為0時，調(diào)用touchme.c文件中的庫函數(shù)itouch_update（）來更新觸摸電容基準(zhǔn)。

④、當(dāng)有觸摸按鍵按下時在touchme.c中有voidTOUCH_IRQHandler（void）中斷服務(wù)程序，它來進行硬件中斷實時監(jiān)測觸摸狀態(tài)，當(dāng)檢測到有觸摸按鍵按下后，會將狀態(tài)變量itouch.status相對應(yīng)的位置1。

⑤、有硬件中斷的實時監(jiān)測，這就簡化了主函數(shù)while（1）內(nèi)的函數(shù)流程，我們只需要進行if（itouch.status&TOUCH5）來判斷下對應(yīng)按鍵是否按下，根據(jù)狀態(tài)來執(zhí)行相應(yīng)的操作即可，這里是通過按鍵點亮小燈來做示范。

從上面流程可以看出，我們接觸最多的還是touchme.c文件中的函數(shù)，它來幫助參數(shù)配置和模式的初始化流程。而真正進行底層寄存器操作的還是touch.c文件中的函數(shù)。開發(fā)者可以通過仿真來更加實際的了解詳細的底層操作。

4、下載驗證

程序編譯無誤后，便可以下載仿真測試。程序下載完成后，點擊全速運行即可。在這里為了方便演示，所以還是采用直觀的點燈方式。（有興趣的開發(fā)者，可以做個按鍵觸摸門鈴之類的小應(yīng)用。）

當(dāng)我們沒有去觸摸按鍵的時候，開發(fā)板上的小燈會處于熄滅狀態(tài)，如圖所示：

圖3按鍵未觸摸狀態(tài)

接下來觸摸下開發(fā)板左上角的觸摸板，會觀察到LED點亮，松手后又繼續(xù)熄滅。

圖4按鍵觸摸狀態(tài)
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