stm32_电容触摸按键

电容触摸按键原理：使用的是检测电容充放电时间的方法来判断是否有触摸，图中 R 是外接的电容充电电阻，Cs 是没有触摸按下时 TPAD 与 PCB 之间的杂散电容。而 Cx 则是有手指按下的时候，手指与 TPAD 之间形成的电容。
图中的开关是电容放电开关（由实际使用时，由 STM32F4 的IO 代替）

先用开关将 Cs（或 Cs+Cx）上的电放尽，然后断开开关，让 R 给 Cs（或 Cs+Cx）充电;
当没有手指触摸的时候，Cs 的充电曲线如图中的 A 曲线。而当有手指触摸的时候，手指和 TPAD之间引入了新的电容 Cx，此时 Cs+Cx 的充电曲线如图中的 B 曲线。电容越大，充电一定时，时间越多
电容充放电公式：：Vc=V0*(1-e^(-t/RC))
实现触摸检测：当充电时间在 Tcs 附近，就可以认为没有触摸，而当充电时间大于 Tcs+Tx 时，就认为有触摸按下（Tx为检测阀值）
在 MCU 每次复位重启的时候，我们执行一次捕获检测（没触摸），记录此时的值为 tpad_default_val，作为判断的依据。

检测电容触摸按键过程：
①TPAD引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电到0
②TPAD引脚设置为浮空输入（IO复位后的状态），电容开始充电
③同时开启TPAD引脚的输入捕获开始捕获
④等待充电完成（充电到底为Vx，检测到上升沿）
⑤计算充电时间：在 MCU 每次复位重启的时候，我们执行一次捕获检测（没触摸），记录此时的值，记为 tpad_default_val，作为判断的依据。

#include "tpad.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "delay.h"#define TPAD_ARR_MAX_VAL  0XFFFFFFFF	//最大的ARR值(TIM2是32位定时器)	  //定时器2通道1输入捕获
//arr为自动重装载值，psc为预分频数void TIM2_CH1_CAP_Init(u8 psc)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef  TIM2_ICInitStructure;//使能时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);  	  //TIM2时钟使能    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); 	//使能PORTA时钟	//初始化IO口，复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;//不带上下拉  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//设置引脚复用映射GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_TIM2); //GPIOA5复用位定时器2//初始化定时器ARR,PSCTIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 	//预分频器 	   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位//初始化定时器2，输入捕获通道TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;  //设定计数器自动重装值   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc; //预分频器 	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //默认设置设为0，可不设置TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);   //初始化TIM2 TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;   //CC1S=01 	选择输入端 TIM2的通道1TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	//选择捕获极性，上升沿捕获TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;  //映射自身的TI，不映射其它通道的TITIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	 //配置输入分频,不分频 TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;             //IC2F=0000 配置输入滤波器 不滤波TIM_ICInit(TIM2,&TIM2_ICInitStructure);          //初始化通道1/*开启捕获中断，设置中断优先级（视情况而定）*/	//使能定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); 	//使能定时器2}vu16 tpad_default_val=0;				//空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间//获得空载的时候触摸按键的取值，即无触摸时的取值
//psc:分频系数,越小,灵敏度越高.
//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败
u8 TPAD_Init(u8 psc)
{u16 buf[10];u16 temp;u8 j,i;TIM2_CH1_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL,psc-1);//设置分频系数for(i=0;i<10;i++)//连续读取10次{				 buf[i]=TPAD_Get_Val();                //捕获到上升沿时返回的寄存器的值delay_ms(10);	    }				    for(i=0;i<9;i++)			//对捕获到的10个值进行排序{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++)temp+=buf[i];      //取中间的8个数据进行平均tpad_default_val=temp/6;printf("tpad_default_val:%d\r\n",tpad_default_val);	if(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;		     	    					   
}//复位一次
//释放电容电量，并清除定时器的计数值，一般作为第一步
//等待捕获void TPAD_Reset(void)
{		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;  //PA5GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;	//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA5GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);//输出0,放电delay_ms(5);TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志TIM_SetCounter(TIM2,0);		//归0GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //PA5GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;//不带上下拉 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA5}//得到定时器捕获值
//如果超时,则直接返回定时器的计数值.
//返回值：捕获值/计数值（超时的情况下返回）u16 TPAD_Get_Val(void)
{				   TPAD_Reset();while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) == RESET)//等待捕获上升沿{if(TIM_GetCounter(TIM2)>TPAD_ARR_MAX_VAL-500)return TIM_GetCounter(TIM2);//超时了,直接返回CNT的值？为什么-500？};	return TIM_GetCapture1(TIM2);	 
} 	  //读取n次,取最大值
//n：连续获取的次数
//返回值：n次读数里面读到的最大读数值
u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n)
{u16 temp=0;u16 res=0; while(n--){temp=TPAD_Get_Val();//得到一次值if(temp>res)res=temp;};return res;
}  //扫描触摸按键
//mode:0,不支持连续触发(按下一次必须松开才能按下一次);1,支持连续触发(可以一直按下)
//返回值:0,没有按下;1,有按下;										  
#define TPAD_GATE_VAL 	100	//触摸的门限值（一个大概值）,也就是必须大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,才认为是有效触摸.
u8 TPAD_Scan(u8 mode)
{static u8 keyen=0;	//0,可以开始检测;>0,还不能开始检测	 u8 res=0;u8 sample=3;		//默认采样次数为3次	 u16 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	  }rval=TPAD_Get_MaxVal(sample); if(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL)&&rval<(10*tpad_default_val))//大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,且小于10倍tpad_default_val,则有效{							 if((keyen==0)&&(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL)))	//大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,有效{res=1;}	   //printf("r:%d\r\n",rval);		     	    					   keyen=3;				//至少要再过3次之后才能按键有效   } if(keyen)keyen--;		   							   		     	    					   return res;
}