本帖最后由 mxkw0514 于 2025-4-11 09:39 编辑
#申请原创# @21小跑堂
触摸技术按照维度来分，有1D、2D和3D触摸技术（如图1），1D触摸技术的对象主要有按键、滑条、滑轮等；2D触摸技术的对象主要是触摸屏，是对x，y坐标的判断；3D触摸技术主要应用在手势的识别场景。
图1 Touch技术的分类
触摸技术根据工作原理来划分，包括自容式和互容式技术，自容式就是某个引脚自发自收，互容式技术是一个引脚激励另外一个引脚接受信号进行检测。
图2 自容和互容技术示意图
触摸技术基于检测的物理量来划分，涵盖了电阻式触摸、电感式触摸和电容式触摸技术等，目前来看，电容式技术是用得最多的，在低成本、高可靠性和干扰能力等方面有较大的优势。
图3 电容式静电场感应
目前很多通用型单片机内部都集成了Touch外设（如图4），在汽车电子、消费类电子和工业控制领域扮演者重要的角色，既降低了外部元器件的使用，缩小了PCB的尺寸，又减少了生产成本，提高了产品的竞争力和公司效益。
图4 通用MCU的Touch检测
刚好手上有一块DIP封装的PIC单片机，今天打算利用PIC单片机内部的Touch外设来做一个触摸按键和触摸滑条。PIC单片机的Touch外设是一个CVD（Capative Voltage Divide）电路，在早些年的PIC单片机中，就是一个HCVD外设，在最新的PIC单片机中，CVD电路被放在了ADCC外设中，不过就是PIC单片机中没有硬件CVD电路，只要有ADC外设，还是能基于官方的mTouch库实现软件CVD算法。既然谈到了CVD技术，那么就来简单介绍一下。
打开PIC单片机的数据手册，直接搜索CVD关键词，就能很快定位到CVD的框图，这个框图以及工作原理如图5所示。总的来说，就是利用外部等效触摸电容和内部采样电容之间的来回充放电，利用来回充放电的差分电压为触摸进行判断和检测。采样保持电容和外部触摸等效电容在一个周期的充放电波形图如图6所示。
图5 CVD技术原理
图6 CVD充放电波形示意图
使用示波器的探头捕捉了Touch Sensor上的实际充放电波形如图7所示，与图6中的外部等效电容的充放电波形示意图（红色虚线）基本一致。ADCC一次性在硬件上进行16次充放电并进行硬件上的处理计算，大大降低了软件上资源的消耗。
今天使用手上的PIC单片机加一个Touch小板（如图8），来实现LED灯的触摸控制。Touch小板包含了两个Button和一个Wheel，该小板的PCB三维图如图9所示，如果想学习Touch的布局和布线，可以从官方网站下载这个PCB源文件。
图10 Touch外设的可视化配置界面
触摸事件检测和LED灯控制放在的主程序的While循环中，内层任务实现是采用轮询的机理。的仍无Button事件的判断和任务的处理使用了if和else语句，Whell事件的处理稍微复杂一点，主要是使用状态机对手在滑轮上的位置的检测和判断。 #include "mcc_generated_files/mcc.h"
void main(void)
{
// initialize the device
SYSTEM_Initialize();
// Enable the Global Interrupts
INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
// Enable the Peripheral Interrupts
INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();
while (1)
{
// Add your application code
if(MTOUCH_Service_Mainloop())
{
/* Button API*/
if (MTOUCH_Button_isPressed(0))
{
/* process if button is pressed */
/* LED_SetHigh();*/
Button_LED1_SetLow() ;
}
else
{
/* process if button is not pressed */
/* LED_SetLow();*/
Button_LED1_SetHigh() ;
}
}
/* Button API*/
if (MTOUCH_Button_isPressed(1))
{
/* process if button is pressed */
/* LED_SetHigh();*/
Butto_LED2_SetLow() ;
}
else
{
/* process if button is not pressed */
/* LED_SetLow();*/
Butto_LED2_SetHigh() ;
}
if(MTOUCH_Slider_isPositionChanged(0))
{
uint8_t sliderPostion = MTOUCH_Slider_Position_Get(0);
sliderPostion = sliderPostion >> 5;
// process slider position
switch(sliderPostion)
{
case 0:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();
Slider_LED3_SetHigh();
Slider_LED4_SetHigh();
Slider_LED5_SetHigh();
Slider_LED6_SetHigh();
break;
case 1:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();
Slider_LED3_SetHigh();
Slider_LED4_SetHigh();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 2:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();;
Slider_LED3_SetHigh();
Slider_LED4_SetLow();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 3:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();
Slider_LED3_SetHigh();
Slider_LED4_SetLow();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 4:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();
Slider_LED3_SetLow();
Slider_LED4_SetLow();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 5:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetLow();
Slider_LED3_SetLow();
Slider_LED4_SetLow();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 6:
Slider_LED1_SetLow();
Slider_LED2_SetLow();
Slider_LED3_SetLow();
Slider_LED4_SetLow();
Slider_LED5_SetLow();
Slider_LED6_SetLow();
break;
case 7:
break;
default:
Slider_LED1_SetHigh();
Slider_LED2_SetHigh();
Slider_LED3_SetHigh();
Slider_LED4_SetHigh();
Slider_LED5_SetHigh();
Slider_LED6_SetHigh();
break;
}
}
}
}
按键和滑条触摸板的实现效果如下所示，编写的应用层的程序如下所示。Button每按下一次，控制一个LED灯的点亮；Whell从上到下划过，LED灯点亮的数量逐渐增加，往上划过，LED灯逐渐熄灭。
使用Touch调试助手可以获取单片机上传的触摸信号值，可以结合实际应用产品对Touch的相关参数进行设置和调试。从图11可以看到两个重要的参数，一个Deviation，是是实际的经过量化的信号值；另外一个是Threhold，这是事先设置的判断阈值，可以通过改变判断阈值来调节Touch的灵敏度。
图11 Touch调试助手
MCC插件生成的driver方便了用户的代码编写工作量，缩减了开发时间，但是研究一下CVD工作原理还是比较有意思的。由于本人水平有限，在Touch技术的分享上难免存在纰漏，希望专业领域内的朋友批评指正。
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
从触摸识别的工作原理出发，借助PIC单片机内部的Touch外设和Touch调试助手开发滑条触摸控制。实现效果较好，原理介绍清晰。