2020年03月05日 | STM8S触摸按键固件库详解

由于刚好有小项目需要用到触摸按键，stm8s可以节约一块触摸按键的片子，并且成本比较低。在某些对成本比较敏感的应用还是有价值的。现将自己网上找到的资料与自己学习的心得记下与大家分析。ST的底层库对滚动条也支持，效果还是不错的

一、原理分析

ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容(RC)网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。

如上图所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容Cx，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。

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。 从上图可以看出， A、 B两种情况下， Vc 达到 Vth 的时间分别为 Tcs 和 Tcs+Tcx。

其中， 除了 Cs 和 Cx 我们需要计算，其他都是已知的，

根据电容充放电公式：Vc=V0*(1-e^(-t/RC))

其中 Vc 为电容电压， V0 为充电电压， R 为充电电阻， C 为电容容值， e 为自然底数， t 为充电时间。根据这个公式，我们就可以计算出 Cs 和 Cx。 利用这个公式，我们还可以作一个简单的电容计，直接可以测电容容量了，有兴趣的朋友可以捣鼓下。

其实我们只要能够区分 Tcs 和 Tcs+Tcx，就已经可以实现触摸检测了，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）。

实际应用中感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。

二、硬件设计

网络标号描述

REF_LOAD：对按键进行充放电的引脚，所有按键必须共用一个LOAD（保证一致性）。也可以用VCC代替。

SH_MCKEY：屏蔽引脚，这个根据实际情况来觉得是否接，一般调试的时候预留着

PD2-PD6 PC6 PC7为用户按键部分

注意：不要将按键检测脚安排在True open drain引脚和OSC1/PA1,OSC2/PA2引脚上（前者无法输出高电平，后者的内部结构与一般IO口不同，不适宜作为按键检测脚使用）

三、软件分析

MCU需要资源

1个16位定时器 (用于采集按键信号: 测量RC充放电时间)

1个8位定时器 (主要作为后处理的时基信号)

资料与固件代码下载地址

主函数(main)

void main(void)

{

    volatile u16 temp;

    CLK_HSICmd(ENABLE);//使能HSI

    CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);//

    CLK_SYSCLKConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);//主频16M

    Delay(10000);  

    TSL_Init(); //按键库初始化

    Extra_Init();

    while(1) 

    { 

        temp = uMainCounting;

        TSL_Action();//获取按键状态

        Runing_Session[0] = uMainCounting - temp;

        temp = uMainCounting;

        Key_State_Machine();

        Runing_Session[1] = uMainCounting - temp;

    }

}

初始化触摸固件库

void TSL_Init(void)

{

  disableInterrupts();

  DetectionIntegrator = DETECTION_INTEGRATOR_DEFAULT;

  EndDetectionIntegrator = END_DETECTION_INTEGRATOR_DEFAULT;

  ECSTimeStep = ECS_TIME_STEP_DEFAULT;

  ECSTemporization = ECS_TEMPO_DEFAULT;

  RecalibrationIntegrator = RECALIBRATION_INTEGRATOR_DEFAULT;

  DetectionTimeout = DTO_DEFAULT;

  ECS_K_Fast = ECS_IIR_KFAST_DEFAULT;

  ECS_K_Slow = ECS_IIR_KSLOW_DEFAULT;

  ECSTimeStepCounter = ECSTimeStep;

  ECSTempoCounter = 0;

  ECSTempoPrescaler = 0;

  TSL_IO_Init();

#if (RTOS_MANAGEMENT == 0)

  TSL_Timer_Init();

#endif

#if NUMBER_OF_SINGLE_CHANNEL_KEYS > 0

  TSL_SCKey_Init();

#endif

#if NUMBER_OF_MULTI_CHANNEL_KEYS > 0

  TSL_MCKey_Init();

#endif

  enableInterrupts();

  TSLState = TSL_IDLE_STATE;

}