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基于 STM32 微控制器的触摸感应控制入门

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-21 22:36
引言
; [$ B% k8 C% E1 Q/ E  {$ t本文档帮助客户快速找到基于 STM32 微控制器的触摸感应应用的相关信息。# s5 u6 D6 D' A9 @3 j6 P
本文档适用于 STM32F0、STM32F3、STM32L0、STM32L1 和 STM32L4 系列产品,列出了涉及触摸感应的所有现有的应用笔记和用户手册,并提供了触摸感应的关键信息的记录位置。5 R. |4 i' p$ h6 R) j! P" Z
本文档还解释了如何使用 STM32CubeMx 图形界面在 STM32L0538-DISCO 和 STM32F072B-DISCO 探索板上构建触摸感应应用。
( E' p; A% `* v) ]- b$ u ( ?1 u; E4 B1 B2 _
1 概述
+ v! q* S2 H, z, {& D6 Q本文档适用于基于 Arm®的器件。
( m% C8 E  J9 T0 d( i提示   Arm Arm Limited(或其子公司)在美国和/或其他地区的注册商标。
& F6 b& V( n, i* {$ t
1 {: Q1 C9 Q$ S, O

7 L1 w4 s# L0 j; A; U7 z2 术语和原理# L$ B9 V! s5 l
2.1 术语# i7 l% a& A$ B! r3 i
下面是与触摸感应有关的主要术语:8 x7 N& _9 s( [
采集模式* Y+ x  C) R1 F  E' t) j
– CT:电荷转移采集原理。此模式用在 STM32 微控制器上。
0 [( U9 J- d6 W% {# S+ q触摸感应 STM32 外设
! f; `6 E' e2 e' ~$ C( g8 d– TSC:触摸感应控制器外设
. ?+ E2 p6 R; \6 K% R. O组:同时采集的通道组
" U3 Q$ N* [- t; Z9 D通道:基本采集项* c4 C& P3 V1 H* f; F, H& W
组合:1-3 个通道加上 1 个采样电容(Cs) & X- ]! R. e+ @3 g+ N- g0 t; y
传感器
. C3 L3 |0 V  t6 Z; d6 ~& B" t& b: \触摸键或 TKey:单通道传感器/ e" }1 ?5 P% Z/ {2 n$ o
线性传感器:多通道传感器,电极排列成直线* q+ p; y% r9 g5 e
旋转传感器:多通道传感器,电极排列成圆形
" i1 {) `. n$ A9 o& H+ c  p, J主动屏蔽:沿传感器走线和/或传感器本身布设的走线或其周围的铜层。主动屏蔽的驱动方式与传感器类似。可在不降低灵敏度的情况下改善抗噪性。
0 A9 Y7 M9 @# o• STM32 软件
- K* i9 v5 o, ]– TSL:触摸感应库
3 z# _; t( x9 b/ a& D3 o( r& C– Delta:测量值与参考值之间的差值7 [4 B3 |6 e! S  [: ?; s0 {
测量值:在通道上测得的电流信号
) K4 G! @; s/ P! f参考值:基于测量值样本的平均值的参考信号
# r- V0 g) @  t0 W– DTO:检测超时。超时由 TSLPRM_DTO 定义。参见 tsl_conf.h 文件中的 TSLPRM_DTO。! A( X& O. B! d% U& P4 P
– DXS:检测排除机制。排除机制由 TSLPRM_USE_DXS 定义。参见 tsl_conf.h 文件中的* _. ~4 ^0 ?6 i( J$ d9 e- t
TSLPRM_USE_DXS。; d: T& o0 u7 l( d8 A' r& ^
– ECS:环境变化机制。参见文件 tsl_conf.h 中的 TSLPRM_ECS_DELAY。
; _3 Z$ y! d, W8 D' L涉及的硬件$ K5 n9 p5 v5 S5 T* e  F4 f- Z
– Cx:传感器电容(典型值为几 pF)
  X5 S! V, R9 o3 O) d1 |– Cp:寄生电容(典型值为几 pF)
8 S& }3 D  m7 _  K  b– Ct:等效触摸电容
$ g  _) q6 P% |+ j, F– Cs/Cskey/Csshield:采样电容(典型值为 2.2 至 100nF)
3 L& J: j% J/ u– Rs/Rskey/Rsshield:串联电阻,ESD 保护(典型值为 100Ohms 至 10K)5 d: H; d: k& Q9 |3 [
2.2 原理9 ~8 W: l3 S0 ~; c; I9 t' l: A' w( N
STM32 触摸感应特性以电荷转移为基础。3 E. k3 L) S4 C+ c: H+ [8 N
表面电荷转移采集原理包括将传感器电容(Cx)充电和将累积电荷转移至采样电容(Cs)。
) L6 W, X0 J0 l0 Z& e; p此过程不断重复,直至 Cs 两侧电压达到 VIH。
4 k) B4 ]+ Z- y0 v达到阈值所需的电荷转移次数直接表示电极电容的大小。当传感器被触摸时,传感器对地电容增大。这意味着 C 电压达到 VIH 所需的电荷转移次数减少,测量值变小。当此测量值低于阈值时,TSL 报告检测。下图为没有考虑寄生电容的原理图。
. P/ T0 M" {5 R* P0 w' B: S; y2 n) |# z- Q
图 1. 电荷转移原理7 R1 W+ j6 B2 C

( z* f" I+ X% j8 I TMEG)WCQ8YQ(MX4B7J~T_G7.png ) z- E1 f* P0 z2 F
P2TYKG2AM5KOPZG_(6UY6C4.png
& [/ A/ {3 U+ `& z6 @1 \0 n" L  i9 D! A6 K) Q) r8 @# u+ m
- e6 G& [: i8 S( t2 x2 o4 T6 H
" \8 A* p  u% v8 G# x
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