【正点原子STM32连载】 第二十三章 电容触摸按键实验 摘自【正点原子】STM32F103 战舰开发指南V1.2 |
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图23.2.1 电容按键TPAD连接原理图 由于设计时PA1不直接连接到电容触摸按键，而是引到了插针上，我们需要通过跳线帽把P10上标为ADC的引脚与标号为“TPAD”的标号连接到一起，连接图23.2.2所示。 图23.2.2 用跳线帽连接电容按键TPAD和PA1 23.3 程序设计 我们在基本定时器一节已经学习过定时器的输入捕获功能，这里我们可以类似地，用定时器5来实现这对TPAD引脚上的电平状态进行捕获的功能。本实验用到的HAL库驱动请回顾基本定时器实验的介绍。下面直接从程序流程图开始介绍。 23.3.1 程序流程图 图23.2.3.1.1 电容触摸按键实验程序流程图 23.3.2 程序解析 TPAD可以看作《实验9-3 通用定时器输入捕获实验》的一个应用案例，相关的HAL库函数函数在定时器章节我们已经介绍过了，所以这里就不重复介绍了，大家回过头复习一下即可。 TPAD驱动代码 这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码，TPAD的驱动主要包括两个文件：tpad.c和tpad.h。 首先看tpad.h头文件的几个宏定义： /* TPAD 引脚 及 定时器 定义 */ #define TPAD_GPIO_PORT GPIOA #define TPAD_GPIO_PIN GPIO_PIN_1 /* PA口时钟使能 */ #define TPAD_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) #define TPAD_TIMX_CAP TIM5 #define TPAD_TIMX_CAP_CHY TIM_CHANNEL_2 /* 通道Y, 1 GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; TIM_IC_InitTypeDef timx_ic_cap_chy; TPAD_GPIO_CLK_ENABLE(); /* TPAD引脚 时钟使能 */ TPAD_TIMX_CAP_CHY_CLK_ENABLE(); /* 定时器 时钟使能 */ gpio_init_struct.Pin = TPAD_GPIO_PIN; /* 输入捕获的GPIO口 */ gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 复用推挽输出 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN; /* 下拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; /* 中速 */ HAL_GPIO_Init(TPAD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* TPAD引脚浮空输入 */ g_timx_cap_chy_handle.Instance = TPAD_TIMX_CAP; /* 定时器5 */ g_timx_cap_chy_handle.Init.Prescaler = psc; /* 定时器分频 */ g_timx_cap_chy_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;/*向上计数模式 */ g_timx_cap_chy_handle.Init.Period = arr; /* 自动重装载值 */ g_timx_cap_chy_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;/*不分频*/ HAL_TIM_IC_Init(&g_timx_cap_chy_handle); timx_ic_cap_chy.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING; /* 上升沿捕获 */ timx_ic_cap_chy.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;/*映射TI1*/ timx_ic_cap_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; /* 配置输入不分频 */ timx_ic_cap_chy.ICFilter = 0; /* 配置输入滤波器，不滤波 */ HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&g_timx_cap_chy, &timx_ic_cap_chy, TPAD_TIMX_CAP_CHY);/* 配置TIM5通道2 */ HAL_TIM_IC_Start(&g_timx_cap_chy_handle,TPAD_TIMX_CAP_CHY);/* 使能输入捕获 */ }这和我们《实验9-3 通用定时器输入捕获实验》的代码基本一样，原理就不重复解释了，接下我们通过控制变量法，每次先给TPAD放电（STM32输出低电平）相同时间，然后释放，监测VCC每次给TPAD的充电时间，由此可以得到一个充电时间，操作的代码如下： /** * @brief 复位TPAD * @note 我们将TPAD按键看做是一个电容, 当手指按下/不按下时容值有变化 * 该函数将GPIO设置成推挽输出, 然后输出0, 进行放电, 然后再设置 * GPIO为浮空输入, 等待外部大电阻慢慢充电 * @param 无 * @retval 无 */ static void tpad_reset(void) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; gpio_init_struct.Pin = TPAD_GPIO_PIN; /* 输入捕获的GPIO口 */ gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 复用推挽输出 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; /* 中速 */ HAL_GPIO_Init(TPAD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* TPAD引脚输出0, 放电 */ HAL_GPIO_WritePin(TPAD_GPIO_PORT, TPAD_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); delay_ms(5); g_timx_cap_chy_handle.Instance->SR = 0; /* 清除标记 */ g_timx_cap_chy_handle.Instance->CNT = 0; /* 归零 */ gpio_init_struct.Pin = TPAD_GPIO_PIN; /* 输入捕获的GPIO口 */ gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 复用推挽输出 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL; /* 浮空 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; /* 中速 */ HAL_GPIO_Init(TPAD_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* TPAD引脚浮空输入 */ } /** * @brief 得到定时器捕获值 * @note 如果超时, 则直接返回定时器的计数值 * 我们定义超时时间为: TPAD_ARR_MAX_VAL - 500 * @param 无 * @retval 捕获值/计数值（超时的情况下返回） */ static uint16_t tpad_get_val(void) { uint32_t flag = (TPAD_TIMX_CAP_CHY== TIM_CHANNEL_1)?TIM_FLAG_CC1:\ (TPAD_TIMX_CAP_CHY== TIM_CHANNEL_2)?TIM_FLAG_CC2:\ (TPAD_TIMX_CAP_CHY== TIM_CHANNEL_3)?TIM_FLAG_CC3:TIM_FLAG_CC4; tpad_reset(); while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&g_timx_cap_chy_handle ,flag) == RESET) { /* 等待通道CHY捕获上升沿 */ if (g_timx_cap_chy_handler.Instance->CNT > TPAD_ARR_MAX_VAL - 500) { return g_timx_cap_chy_handle.Instance->CNT; /* 超时了,直接返回CNT的值 */ } } return TPAD_TIMX_CAP_CHY_CCRX; /* 返回捕获/比较值 */ } /** * @brief 读取n次, 取最大值 * @param n ：连续获取的次数 * @retval n次读数里面读到的最大读数值 */ static uint16_t tpad_get_maxval(uint8_t n) { uint16_t temp = 0; uint16_t maxval = 0; while (n--) { temp = tpad_get_val(); /* 得到一次值 */ if (temp > maxval)maxval = temp; } return maxval; }得到充电时间后，接下来我们要做的就是获取没有按下TPAD时的充电时间，并把它作为基准来确认后续有无按下操作，我们定义全局变量g_tpad_default_val来保存这个值，通过多次平均的滤波算法来减小误差，编写的初始化函数tpad_init代码如下。 /** * @brief 初始化触摸按键 * @param psc : 分频系数(值越小, 越灵敏, 最小值为: 1) * @retval 0, 初始化成功; 1, 初始化失败; */ uint8_t tpad_init(uint16_t psc) { uint16_t buf[10]; uint16_t temp; uint8_t j, i; tpad_timx_cap_init(TPAD_ARR_MAX_VAL, psc - 1);/* 以72/(psc-1)Mhz的频率计数 */ for (i = 0; i for (j = i + 1; j temp = buf[i]; buf[i] = buf[j]; buf[j] = temp; } } } temp = 0; for (i = 2; i return 1; /* 初始化遇到超过TPAD_ARR_MAX_VAL/2的数值,不正常! */ } return 0; } 得到初始值后，我们需编写一个按键扫描函数，以方便在需要监控TPAD的地方调用，代码如下： /** * @brief 扫描触摸按键 * @param mode ：扫描模式 * @arg 0, 不支持连续触发(按下一次必须松开才能按下一次); * @arg 1, 支持连续触发(可以一直按下) * @retval 0, 没有按下; 1, 有按下; */ uint8_t tpad_scan(uint8_t mode) { static uint8_t keyen = 0; /* 0, 可以开始检测; >0, 还不能开始检测; */ uint8_t res = 0; uint8_t sample = 3; /* 默认采样次数为3次 */ uint16_t rval; if (mode) { sample = 6; /* 支持连按的时候，设置采样次数为6次 */ keyen = 0; /* 支持连按, 每次调用该函数都可以检测 */ } rval = tpad_get_maxval(sample); if (rval > (g_tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL)) { /* 大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,有效 */ if (keyen == 0) { res = 1; /* keyen==0, 有效 */ } //printf("r:%d\r\n", rval); /* 输出计数值, 调试的时候才用到 */ keyen = 3; /* 至少要再过3次之后才能按键有效 */ } if (keyen)keyen--; return res; }TPAD函数到此就编写完了，接下来我们通过main函数编写测试代码来验证一下TPAD的逻辑是否正确。 2. main.c代码 在main.c里面编写如下代码： int main(void) { uint8_t t = 0; HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init(); /* 初始化LED */ tpad_init(6); /* 初始化触摸按键 */ while (1) { if (tpad_scan(0)) /* 成功捕获到了一次上升沿(此函数执行时间至少15ms) */ { LED1_TOGGLE(); /* LED1取反 */ } t++; if (t == 15) { t = 0; LED0_TOGGLE(); /* LED0取反 */ } delay_ms(10); } }初始化了必要的外设后，我们通过循环来实现我们的代码操作。我们在扫描函数中定义了电容按触摸发生后的状态，通过判断返回值来判断是否符合按下的条件，如果按下我们就翻转一次LED1。LED0通过累计延时次数的方法，既能保证扫描的频率，又能达到定时翻转的目的。 23.4 下载验证 下载代码后，可以看到LED0不停闪烁（每300ms闪烁一次），用手指按下电容按键时，LED1的状态发生改变（亮灭交替一次）。这里记得TPAD引脚和PA1都是连接到开发板上的排针上的，开始测试前需要连接好，否则测试就不准了，如果下载代码前没有连接好，请连接后复位重新测试即可。 |
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