一、tpad.h代码
#ifndef __TPAD_H
#define __TPAD_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"/******************************************************************************************/
/* TPAD 引脚 及 定时器 定义 *//* 我们使用定时器的输入捕获功能, 对TPAD进行检测* 这里的输入捕获使用定时器TIM5_CH2, 捕获TPAD按键的输入* 因为我们的TPAD是连接在PA1引脚上的, PA1只能是TIM2_CH2 / TIM5_CH2* 所以定时器也只能在这两个里面选, 如果你自己设计的板卡, 则根据原理* 图进行相应的修改即可, 包括GPIO 及 对应的定时器和通道*/
#define TPAD_GPIO_PORT GPIOA
#define TPAD_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define TPAD_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */#define TPAD_TIMX_CAP TIM5
#define TPAD_TIMX_CAP_CHY TIM_CHANNEL_2 /* 通道Y, 1<= Y <=4 */
#define TPAD_TIMX_CAP_CHY_CCRX TIM5->CCR2 /* 通道Y的捕获/比较寄存器 */
#define TPAD_TIMX_CAP_CHY_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_TIM5_CLK_ENABLE(); }while(0) /* TIM5 时钟使能 *//******************************************************************************************//* 触摸的门限值, 也就是必须大于 g_tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL* 才认为是有效触摸, 改大 TPAD_GATE_VAL, 可以降低灵敏度, 反之, 则可以提高灵敏度* 根据实际需求, 选择合适的 TPAD_GATE_VAL 即可*/
#define TPAD_GATE_VAL 100 /* 触摸的门限值, 也就是必须大于 g_tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL, 才认为是有效触摸 */
#define TPAD_ARR_MAX_VAL 0XFFFF /* 最大的ARR值, 一般设置为定时器的ARR最大值 */extern volatile uint16_t g_tpad_default_val;/* 空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间 *//* 函数声明 */
/* 静态函数, 仅限 tapd.c调用 */
static void tpad_reset(void); /* 复位 */
static uint16_t tpad_get_val(void); /* 得到定时器捕获值 */
static uint16_t tpad_get_maxval(uint8_t n); /* 读取n次, 获取最大值 */
static void tpad_timx_cap_init(uint16_t arr, uint16_t psc); /* 定时器输入捕获初始化 *//* 接口函数, 可以在其他.c调用 */
uint8_t tpad_init(uint16_t psc); /* TPAD 初始化 函数 */
uint8_t tpad_scan(uint8_t mode); /* TPAD 扫描 函数 */#endif
二、tpad.c代码
1.全局变量和初始化
/******************************************************************************************/
/* 空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间* 这个值应该在每次开机的时候被初始化一次*/
volatile uint16_t g_tpad_default_val = 0; /* 空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间 *//* 定时器输入边沿捕获 */
static TIM_HandleTypeDef g_timx_cap_chy_handle; /* 定时器x句柄 */2.tpad_init函数
/*** @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 < 10; i++) /* 连续读取10次 */{buf[i] = tpad_get_val();delay_ms(10);}for (i = 0; i < 9; i++) /* 排序 */{for (j = i + 1; j < 10; j++){if (buf[i] > buf[j]) /* 升序排列 */{temp = buf[i];buf[i] = buf[j];buf[j] = temp;}}}temp = 0;for (i = 2; i < 8; i++) /* 取中间的6个数据进行平均 */{temp += buf[i];}g_tpad_default_val = temp / 6;printf("g_tpad_default_val:%d\r\n", g_tpad_default_val);if (g_tpad_default_val > TPAD_ARR_MAX_VAL / 2){return 1; /* 初始化遇到超过TPAD_ARR_MAX_VAL/2的数值,不正常! */}return 0;
}- 功能：初始化触摸按键。首先配置定时器，然后读取触摸传感器的值多次（10次），并计算中间6个值的平均值，作为基线值。
- 排序：对读取的值进行排序，以去除异常值（最小和最大值）。
- 返回值：返回 0 表示初始化成功，返回 1 表示初始化失败（基线值异常）。
3.tpad_reset函数
/*** @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; /* 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引脚推挽输出 */HAL_GPIO_WritePin(TPAD_GPIO_PORT, TPAD_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); /* TPAD引脚输出0, 放电 */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; /* 输入 */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 */
}- 功能：重置触摸传感器。将 GPIO 设置为推挽输出并输出低电平以放电，然后将 GPIO 设置为浮空输入以等待外部电阻充电。
- 延迟：通过延迟确保放电过程完成后再进行输入捕获。
放电原理po一张 战舰开发指南里面的内容：
4.tpad_get_val函数
/*** @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_handle.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 */
}- 流程：
- 首先调用 tpad_reset函数重置触摸传感器的状态。
- 通过检查定时器标志位来等待捕获上升沿。如果在设定的超时时间内没有捕获到上升沿，则返回当前计数器的值。
- 如果成功捕获到上升沿，则返回捕获寄存器的值。
5.tpad_get_maxval函数
/*** @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;
}
- 流程：
- 通过循环调用
tpad_get_val()函数n次，每次获取一个值，并与当前最大值进行比较。 - 返回所有读取值中的最大值。
- 通过循环调用
6.tpad_scan函数
/*** @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;
}- 流程：
- 根据模式设置采样次数（支持连续触发时为6次）。
- 调用
tpad_get_maxval()获取最大值。 - 如果最大值大于基线值加上阈值（
TPAD_GATE_VAL），则判断为按键有效。 - 使用
keyen变量来控制按键的有效性，防止重复触发。
7.tpad_timx_cap_init函数
/*** @brief 触摸按键输入捕获设置* @param arr ：自动重装值* @param psc ：时钟预分频数* @retval 无*/
static void tpad_timx_cap_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{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; /* 输入 */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引脚下拉输入 */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; /* 时钟分频因子 */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; /* 映射到TI1上 */timx_ic_cap_chy.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; /* 配置输入分频，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_handle, &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); /* 使能输入捕获和定时器 */
}- 流程：
- 启用 GPIO 和定时器的时钟。
- 初始化 GPIO 为下拉输入模式。（确保该引脚在无触摸状态下稳定地处于逻辑低电平（0），从而提高触摸传感器的可靠性和准确性）
- 配置定时器的分频、计数模式和自动重装载值。
- 配置输入捕获的通道，设置为上升沿捕获。
- 启动定时器的输入捕获功能。
原理理解
解释 Tcs 和 Tcx 的功能
-
Tcs (充电时间常数)：
- Tcs 表示在触摸没有发生时，电容 CsCs 的充电过程中的时间常数。它与触摸传感器的静态基线值相对应，类似于
g_tpad_default_val。 - 当没有触摸时，传感器的电容会在一定时间内充电到一个稳定状态， Tcs 就是这个稳定状态下的电容值。
- Tcs 表示在触摸没有发生时，电容 CsCs 的充电过程中的时间常数。它与触摸传感器的静态基线值相对应，类似于
-
Tcx (触摸响应时间常数)：
- Tcx 代表在触摸发生时，电容 CsCs 充电所需的时间，也可视为系统对触摸响应的阈值。它类似于
TPAD_GATE_VAL。 - 当手指接触传感器时，电容 $ Cs $ 的电压变化会改变，传感器会快速充电或放电至新电平，Tcx就是监测这种变化的关键阈值。
- Tcx 代表在触摸发生时，电容 CsCs 充电所需的时间，也可视为系统对触摸响应的阈值。它类似于
