簡(jiǎn)介

ESP32芯片內(nèi)置了多達(dá) 10 個(gè)電容式觸摸傳感 GPIO，能夠探測(cè)由手指或其他物品直接接觸或接近而產(chǎn)生的電容差異。這種設(shè)計(jì)的低噪聲特性和電路的高靈敏度支持使用相對(duì)較小的觸摸板。也可以使用觸摸板陣列以探測(cè)更大區(qū)域或更多點(diǎn)。這些引腳可以很容易地集成到電容盤(pán)，并取代機(jī)械按鈕。此外，當(dāng)ESP32處于深度睡眠狀態(tài)時(shí)，觸摸還可以用作喚醒源。

觸摸傳感器系統(tǒng)主要由 3 個(gè)部分組成，從外到內(nèi)依次為平面保護(hù)層、電極與基片，如下圖

主要特性：
? 最多支持 10 路電容觸摸管腳/通用輸入輸出接口 (General Purpose Input and Output, GPIO)
? 觸摸管腳可以組合使用，可覆蓋更大觸感區(qū)域或更多觸感點(diǎn)
? 觸摸管腳的傳感由有限狀態(tài)機(jī) (FSM) 硬件控制，由軟件或?qū)Ｓ糜布?jì)時(shí)器發(fā)起
? 觸摸管腳是否受到觸碰的信息可由以下方式獲得：
– 由軟件直接檢查觸摸傳感器的寄存器
– 由觸摸監(jiān)測(cè)模塊發(fā)起的中斷信號(hào)判斷
– 由觸摸監(jiān)測(cè)模塊上的 CPU 是否從 Deep-sleep 中喚醒判斷
? 支持以下場(chǎng)景下的低功耗工作：
– CPU 處于 Deep-sleep 節(jié)能模式，將在受到觸碰后逐步喚醒
– 觸摸監(jiān)測(cè)由超低功耗協(xié)處理器 (ULP coprocessor) 管理
ULP 用戶(hù)程序可通過(guò)寫(xiě)入與檢查特定寄存器，判斷是否達(dá)到觸碰閾值


觸摸管腳的電容會(huì)進(jìn)行周期性充放電。” 觸摸管腳的內(nèi)部電壓” 代表充/放電電壓在參考高值 (drefH) 與參考低值(drefL) 之間的變化。在每次變化中，觸摸傳感器將生成一個(gè)輸出脈沖 (OUT)。由于觸摸管腳受到觸碰（高電容）與未受到觸碰（低電容）時(shí)的電壓變化速率不同，我們可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)同一時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)的輸出脈沖數(shù)量，判斷觸摸管腳是否受到觸碰。可以通過(guò) TIE_OPT 設(shè)置開(kāi)始充/放電的初始電壓電平。

讀取觸摸傳感器引腳的轉(zhuǎn)態(tài)值示例

打開(kāi)Arduino IDE ESP32的觸摸傳感器的示例

// ESP32 Touch Test
// Just test touch pin - Touch0 is T0 which is on GPIO 4.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);  // give me time to bring up serial monitor
  Serial.println("ESP32 Touch Test");
}

void loop() {
  Serial.println(touchRead(T0));  // get value using T0
  delay(1000);
}

由于T1對(duì)應(yīng)GPIO0，GPIO0被用作BOOT程序下載模式占用，這里修改T1為T(mén)0，T0對(duì)應(yīng)GPIO4

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

上傳代碼到ESP32開(kāi)發(fā)板，連接一根導(dǎo)線(xiàn)到GPIO4引腳，并用手指觸摸導(dǎo)線(xiàn)，可讀取不同的觸摸值

打開(kāi)串口助手或串口繪圖儀，觸摸導(dǎo)線(xiàn)另一頭，ESP32可讀取到不同的觸摸值

總結(jié)

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)我們了解了ESP32芯片內(nèi)置的電容式觸摸傳感器的基本原理和使用方法。把讀取到的觸摸值和一個(gè)設(shè)定閾值比較，還可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，比如觸摸燈，觸摸門(mén)禁等。

審核編輯 黃宇