电容触摸的工作原理及应用设计方式

1、电容触摸简介

ME32F030系列芯片的电容触摸功能，可以对多达22管脚的电容进行测量，利用一个RC震荡电路频率的改变来检测手指触摸引起的电容C的变化，从而实现电容触摸按键。其中的RC在芯片内部有4挡可以通过软件选择，从而实现从350K/600K/1.4M/3.6M的一个基本频率。在ME32F030封装下面，RC也可以使用外部电阻，用户可以任意调节基本频率。其基本原理如下图：

图1基本原理图

•支持多达22电容触摸按键

•可配置RC振荡计数频率和单位时间，最大限度去适应不同的应用要求。

•硬件自动扫描，节省CPU资源。

触摸按键相关管脚的映射关系如下表：

图2管脚映射

2、应用设计方式

在简介中介绍到触摸电容是通过测量RC振荡器频率变化，才而判断是否手指触摸到按键。针对不同的应用环境，为提高系统抗干扰能力，增强检测灵敏度，触摸按键模块提供多种方法：

1.利用内部电阻改变基本频率

触摸按键模块通过4种电阻组合，从而产生4种不同频率去满足大多数应用需求。用户可以选择最适合应用的一个频率，通过这个选择，用户可以只通过软件就解决像EMI，灵敏度之类的问题。

2.使用外部电阻改变模块基本频率

在一些特殊情况下，内部电阻产生的频率不足以满足应用要求，ME32F030R8T6还提供了另一个选择外部电阻来产生用户自己的一个频率。当外部电阻被采用时，TOUCH_OUT和TOUCH_IN必须被设定并连接到电阻的两端。该频率可以使用下列公式来估算：

fOSC=1/（1.386×R×CSENSOR）

3.配置频率计数周期时间

采用较长的周期计数时间，用户可以得到相对准确的触摸检测。但是这也会减慢应用对手指按键的反应。选择一个适当的检测时间，是取得一个好的用户触摸体验的关键。

举例：在大多数情况下，300ms的按键反应时间还算是一个不错的用户体验。如应用采用4个触摸按键，那么最长的频率计数周期时间可以是300ms/4=85ms。按外设时钟PCLK等于20MHz计算，寄存器SENSTM值应配置20000*85=1700000。

4.使用门限寄存器判断触摸状态

在一些无干扰，并且触摸按键电容一致性好的应用中，用户可以使用门限寄存器去设置手指触摸的界限，这样可最大限度降低CPU时间和简化应用程序。

3、触摸应用函数

在简化触摸硬件开发的基础上，ME32F030也提供了库函数来降低软件开发门槛，在Lib/common/Drives/source中提供了touch.c和touchme.c两个库函数C文件。

我们先做一个应用例程，然后我们顺着标准例程的应用步骤，对库函数的使用做解释说明。历程的源代码如下。

externtouchitouch;//触摸信息结构体itouch

intmain（void）

{

uint16_tupdatefreq=0xfff;

PA_12_INIT（PA_12_TOUCH5）;//PA12引脚复用为TOUCH5引脚

itouch_init（TOUCH5）;//初始化TOUCH5引脚

GPIO_ConfigPinsAsOutput（PB，IO_PIN9）;//PB9设置为输出方向

GPIO_SetPin（PB，IO_PIN9）;////PB9设置为输出高电平

while（1）

{

if（！updatefreq）//减计数至0后，更新触摸电容基准

{

updatefreq=0xfff;//计数重置

itouch_update（）;//更新触摸电容基准

}

//检查是否有触摸按键按下

if（itouch.status）

updatefreq=0xfff;//计数重置

else

updatefreq--;//计数自减

//判断触摸按键发生的引脚

if（itouch.status&TOUCH5）

GPIO_ResetPin（PB，IO_PIN9）;//灯亮

else

GPIO_SetPin（PB，IO_PIN9）;//灯灭

}

}

首先我们说下touch结构体，它定义在touchme.h头文件中，它包含了所有的触摸

信息和参数，后面的库函数基本都有用到它，而开发者直接使用这个结构体就可以了。（笔者对这个结构体参数的详细配置也不是很掌握，如果有感兴趣的开发者，还是建议向原厂的威廉希尔官方网站 人员做详细的了解）。

①、PA_12_INIT（PA_12_TOUCH5）；使用前先将IO口复用为TOUCH功能。

②、itouch_init（TOUCH5）；调用touchme.c中的库函数来初始化TOUCH功能，这个库函数只用我们把需要使能的触摸引脚，作为参数传递给函数即可。库函数来帮我们做详细的初始化工作。

③、While（1）循环中做了一个倒计时，当计时自减为0时，调用touchme.c文件中的库函数itouch_update（）来更新触摸电容基准。

④、当有触摸按键按下时在touchme.c中有voidTOUCH_IRQHandler（void）中断服务程序，它来进行硬件中断实时监测触摸状态，当检测到有触摸按键按下后，会将状态变量itouch.status相对应的位置1。

⑤、有硬件中断的实时监测，这就简化了主函数while（1）内的函数流程，我们只需要进行if（itouch.status&TOUCH5）来判断下对应按键是否按下，根据状态来执行相应的操作即可，这里是通过按键点亮小灯来做示范。

从上面流程可以看出，我们接触最多的还是touchme.c文件中的函数，它来帮助参数配置和模式的初始化流程。而真正进行底层寄存器操作的还是touch.c文件中的函数。开发者可以通过仿真来更加实际的了解详细的底层操作。

4、下载验证

程序编译无误后，便可以下载仿真测试。程序下载完成后，点击全速运行即可。在这里为了方便演示，所以还是采用直观的点灯方式。（有兴趣的开发者，可以做个按键触摸门铃之类的小应用。）

当我们没有去触摸按键的时候，开发板上的小灯会处于熄灭状态，如图所示：

图3按键未触摸状态

接下来触摸下开发板左上角的触摸板，会观察到LED点亮，松手后又继续熄灭。

图4按键触摸状态
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