ESP32 开发笔记(三）源码示例 6_TouchPad_Interrupt 电容触摸中断实现触摸按钮

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开发板简介
开发环境搭建 windows
源码示例：
    0_Hello Bug （ESP_LOGX与printf）    工程模板/打印调试输出
    1_LED                                                    LED亮灭控制       
    2_LED_Task                                          使用任务方式控制LED
    3_LEDC_PWM                                      使用LEDC来控制LED实现呼吸灯效果
    4_ADC_LightR                                      使用ADC读取光敏电阻实现光照传感
    5_KEY_Short_Long                              按钮长按短按实现
    6_TouchPad_Interrupt                          电容触摸中断实现
    7_WS2812_RMT                                  RGB_LED彩虹变色示例
    8_DHT11_RMT                                    使用RMT实现读取DHT11温湿度传感器
    9_SPI_SDCard                                    使用SPI总线实现TF卡文件系统示例
    10_IIC_ADXL345                                使用IIC总线实现读取ADXL345角度加速度传感器
    11_IIC_AT24C02                                 使用IIC总线实现小容量数据储存测试
    12_IR_Rev_RMT                                使用RMT实现红外遥控接收扫码（NEC）
    13_IR_Send_RMT                              使用RMT实现红外数据发送（NEC）
    14_WIFI_Scan                                    附近WIFI信号扫描示例    
    15_WIFI_AP                                        创建软AP示例
    16_WIFI_AP_TCP_Server                  在软AP模式下实现TCP服务端
    17_WIFI_AP_TCP_Client                   在软AP模式下实现TCP客户端
    18_WIFI_AP_UDP                              在软AP模式下实现UDP通讯
    19_WIFI_STA                                      创建STA站模
    20_WIFI_STA_TCP_Server                在站模式STA下实现TCP服务端
    21_WIFI_STA_TCP_Client                 在站模式STA下实现TCP客户端
    22_WIFI_STA_UDP                            在站模式STA下实现UDP通讯
    23_LVGL_Test                                     LVGL图形库简单示例

 

电容式触摸感应技术已经广泛应用于家用电器、消费电子等领域，以此发展的触摸按键产品与传统按键相比按键有下面的优点：

    无机械装置，不宜磨损老化，超长使用寿命。
    表面无缝隙，无水分、杂质渗透。
    减少元件使用，BOM 成本降低。
    面板不需开孔，工业设计成本降低。
    产品外观美观，设计灵活。

电容式触摸感应技术通过测量面板（传感器）和其环境之间的电容变化来检测触摸界面附近是否有触摸事件发生

下面一个典型的触摸传感器系统组成的示意图。

保护覆盖层
保护覆盖层是指触摸面板。触摸面板必须是绝缘材质，作用是隔离触摸电极与外部环境，起到保护作用。但保护覆盖层会降低触摸的灵敏度，需要根据应用场景选择合适厚度、材质。

触摸电极
触摸电极是触摸传感器的重要组成。手指触摸时与触摸电极形成平行板电容器，改变触摸通道的电容量。触摸电极必须是导电材质。样式多变，如 PCB 板上的铜箔、金属板、触摸弹簧等。

绝缘基板
对触摸电极起支撑作用，非导电材质。

走线
连接触摸电极与芯片，包括 PCB 走线和连接器。走线是引入干扰和寄生电容的主要部分，需要谨慎分配走线的布局。

一、硬件设计/原理

        ESP32 不仅提供核心的 Wi-Fi 和蓝牙功能，还集成了丰富的外设，不需要额外的外部元器件即可实现应用，比如，ESP32 支持具有 10 个触摸通道的触摸传感器系统。

        ESP32 提供了多达 10 个的支持电容式触摸传感的 IO，能够检测触摸传感器上因手指接触或接近而产生的电容变化。芯片内部的电容检测电路具有低噪声和高灵敏度的特性，支持用户使用面积较小的触摸垫来实现触摸检测功能，用户也可使用触摸板阵列以探测更大的区域或更多的测试点。下表列出了 ESP32 中 10 个具备触摸传感功能的 IO。

    TOUCH_PAD_NUM0 = 0, /*!< Touch pad channel 0 is GPIO4(ESP32) */
    TOUCH_PAD_NUM1,     /*!< Touch pad channel 1 is GPIO0(ESP32) / GPIO1(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM2,     /*!< Touch pad channel 2 is GPIO2(ESP32) / GPIO2(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM3,     /*!< Touch pad channel 3 is GPIO15(ESP32) / GPIO3(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM4,     /*!< Touch pad channel 4 is GPIO13(ESP32) / GPIO4(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM5,     /*!< Touch pad channel 5 is GPIO12(ESP32) / GPIO5(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM6,     /*!< Touch pad channel 6 is GPIO14(ESP32) / GPIO6(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM7,     /*!< Touch pad channel 7 is GPIO27(ESP32) / GPIO7(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM8,     /*!< Touch pad channel 8 is GPIO33(ESP32) / GPIO8(ESP32-S2) */
    TOUCH_PAD_NUM9,     /*!< Touch pad channel 9 is GPIO32(ESP32) / GPIO9(ESP32-S2) */

查看原理图，触摸盘连接的GPIO是27，上图可以看出对应的触摸通道是T7

二、程序设计

先引用必要头文件

// Touch Pad Interrupt Example

#include 
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "esp_log.h"

#include "driver/touch_pad.h"
#include "soc/rtc_periph.h"
#include "soc/sens_periph.h"

主函数

void app_main(void)
{
	uint16_t touch_value;
	ESP_LOGI(TAG, "APP Start......");
	touch_pad_init();
	// 如果使用中断触发模式，应将触摸传感器FSM模式设置为“ TOUCH_FSM_MODE_TIMER”
	touch_pad_set_fsm_mode(TOUCH_FSM_MODE_TIMER);
	// 设定充放电参考电压：高参考电压，低参考电压，高参考电压衰减
	touch_pad_set_voltage(TOUCH_HVOLT_2V7, TOUCH_LVOLT_0V5, TOUCH_HVOLT_ATTEN_1V);
	// 配置触摸端口
	for (int i = 0; i < TOUCH_PAD_MAX; i++) {
		touch_pad_config(i, TOUCH_THRESH_NO_USE);
	}
	// 初始化并启动软件滤波器
	touch_pad_filter_start(TOUCHPAD_FILTER_TOUCH_PERIOD);

	// 设定中断限值，此时不要触摸，2/3的读取值做为限值
	for (int i = 0; i < TOUCH_PAD_MAX; i++) {
		touch_pad_read_filtered(i, &touch_value);// 读取过滤值
		ESP_LOGI(TAG, "test init: touch pad [%d] val is %d", i, touch_value);
		ESP_ERROR_CHECK(touch_pad_set_thresh(i, touch_value * 2 / 3));// 设置中断限值
	}
	// 注册触摸中断ISR
	touch_pad_isr_register(TouchPad_Intr_CallBack, NULL);
	// 开启一个任务处理电容触摸
	xTaskCreate(&Check_TouchPad_Intr_Task, "Check_TouchPad_Intr_Task", 2048, NULL, 5, NULL);
}

触摸中断处理函数

// 触摸中断处理函数。触摸过的端口保存在s_pad_activated数组中
static void TouchPad_Intr_CallBack(void *arg)
{
	uint32_t pad_intr = touch_pad_get_status();// 读取触摸状态
	touch_pad_clear_status();// 清除中断
	for (int i = 0; i < TOUCH_PAD_MAX; i++) {
		if ((pad_intr >> i) & 0x01) {
			s_pad_activated[i] = true;
		}
	}
}

触摸中断处理任务函数

// 检测触摸中断任务
static void Check_TouchPad_Intr_Task(void *pvParameter)
{
	uint16_t touch_value;
	int Count = 0;
	touch_pad_intr_enable();// 启用中断模式
	//touch_pad_intr_disable();// 禁用中断模式
	touch_pad_clear_status();// 清除触摸状态
	while (1) {
		Count++;
		for (int i = 0; i < TOUCH_PAD_MAX; i++) {
			if (s_pad_activated[i] == true) {				// 中断触发后此位为true
				ESP_LOGI(TAG, "T%d activated!", i);
				vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS);		// 延时一下，等待触摸释放
				s_pad_activated[i] = false;					// 清除触摸信息
				touch_pad_read_filtered(i, &touch_value);	// 读取过滤值
				ESP_LOGI(TAG, "test init: touch pad [%d] val is %d", i, touch_value);
			}
		}
		vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
		if (Count > 500) {
			Count = 0;
			ESP_LOGI(TAG, "Waiting for any pad being touched...");
		}
	}
}

三、下载测试

打开ESP-IDF Command Prompt

cd命令进入此工程目录

cd F:\ESP32_DevBoard_File\6_TouchPad_Interrupt

查看电脑设备管理器中开发板的串口号

执行idf.py -p COM9 flash monitor从串口9下载并运行打开口显示设备调试信息   Ctrl+c退出运行

下载完成后要等待电容初始化初始值后再触摸，用手指触摸miniUSB口旁边的触摸盘，查看串口打印信息