:orphan: ESP32 触摸功能开发套件 ====================== :link_to_translation:`en:[English]` 1. 概述 ------- ESP32-Sense 开发套件用于评估和开发 ESP32触摸传感器功能。评估套件包含一个主板和若干子板，主板包含显示单元，主控单元，调试单元；子板的触摸电极的形状和排列方式多样，包括线性滑条、矩阵按键、弹簧按键、轮式滑条等，可以满足不同的使用场景。用户也可以自行设计子板以满足特殊的使用场景。 下图是 ESP32-Sense 开发套件： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_eb_overview.jpg :align: center 2. 相关资源 ----------- - **开发环境** - `ESP-IDF `__ 是 ESP32 平台的软件开发包。文档 `Get Started `__ 介绍编译环境的搭建和软件开发包的使用说明。 - :doc:`ESP-Prog ` 是 ESP32 调试工具，有下载和Jtag 调试功能。 - **硬件手册** - ESP32-Sense 开发套件的硬件原理图，PCB 文件，BOM 等文件参考 `乐鑫官网 `__\ 。 - ESP-Prog 的介绍请参考文档 :doc:`ESP-Prog ` 。 - **其他参考资料** - `Espressif 官网 `__ - `ESP32编程指南 `__: ESP32 相关开发文档的汇总平台，包含硬件手册，软件 API 介绍等。 - **技术支持** - 若在 ESP32-Sense 开发套件使用时遇到问题，请在 ESP32-Sense 工程中提交 `issue `__。 - **购买方式** - 微信公众号： espressif\_systems - `商务咨询 `__ 3. 开发板操作 ------------- - **保护盖板安装** 塑料材质保护盖板厚度应小于 3 mm。空气间隙会导致手指的触摸感应变弱，所以保护盖板应紧贴子板安装。如果有空气间隙可以使用双面胶填充。弹簧子板上应使用 7 mm 螺柱安装保护盖板。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/overlay_mount.jpg :align: center - **子板安装** 子板与主板之间使用连接器连接，连接器既有连通作用，也可以固定住子板。子板安装孔可安装 4 个 7 mm 塑料镙柱，使子板水平支撑在主板上，如下图： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_setup.png :align: center - **ESP-Prog 调试器设置** ESP-Prog 起到下载程序和供电作用。调试器上有两组跳针，IO0 跳针和供电跳针，供电跳针上的供电电压选择为 5V。因为 IO0 既有启动模式（下载模式、运行模式）选择功能，同时也是触摸功能管脚，如果 IO0 作为触摸功能使用，则运行模式时，调试器上 IO0 跳针应断开。调试器设置如下图： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_pwr_sel.jpg :align: center - **ESP-Prog 调试器连接主板** 调试器包含 Jtag 接口和 Program 接口。与主板连接使用 Program 下载接口。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_pgm_connection.jpg :align: center - **编译下载** 执行命令 ``make menuconfig`` 配置参数，如下图所示。执行命令 ``make flash``，程序会自动下载到开发板中。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/menuconfig-1.png :align: center .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/menuconfig-2.png :align: center - **更换子板** ESP32上电时会检测子板上的分压电阻的分压值，识别不同的子板。更换子板后需给开发板重新上电。 4. 硬件介绍 ----------- 4.1 主板 ~~~~~~~~ - **主板系统框图** 下图是主板的功能框图。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_eb_block_diagram.png :align: center - **主板硬件资源** 显示单元包括数码管和 RGB 三色灯电路。调试单元包括 ESP-Prog 调试器接口。主控单元包含 ESP32 模组。Mini USB 供电作用。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_description.png :align: center - **电源管理系统** ESP32-Sense 开发套件上 Mini USB 和 ESP-Prog 均可供电，两者之间有保护二极管隔离，供电不相互影响。USB 只具有供电功能。ESP-Prog 接口除了供电功能还具有自动烧写固件功能。下图是电源管理系统的硬件原理图： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_pwr_supply.png :align: center - **显示电路** ESP32-Sense 开发套件的主板上有显示单元，可直观地反馈触摸动作。三个数码管分别显示被触摸按键的位置和触摸动作的持续时间。数码管驱动芯片为 CH455G，使用 I2C 接口控制。RGB 灯用于触摸时的颜色反馈。用户滑动滑条，RGB 灯的颜色会相应变化。 下图是显示单元的硬件原理图： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_7seg_display.png :align: center .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_rgb_module.png :align: center 4.2 子板 ~~~~~~~~ - **子板分压电阻** 子板上的触摸电极有多种形状和排列方式。每个子板上有分压电阻，每个分压电阻的阻值不同，主板应用程序通过 ADC 读取分压值，识别不同类型的子板。分压电路如下图所示： .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/board_adc.png :align: center 主板上的分压电阻是 10 KΩ，下表是各子板上对应的分压电阻阻值： +------------+-------------------+-------------------+------------------+ | 子板 | 分压电阻 (Kohm) | ADC 读数（Min） | ADC 读数 (Max) | +============+===================+===================+==================+ | 弹簧按键 | 0 | 0 | 250 | +------------+-------------------+-------------------+------------------+ | 线性滑条 | 4.7 | 805 | 1305 | +------------+-------------------+-------------------+------------------+ | 矩阵按键 | 10 | 1400 | 1900 | +------------+-------------------+-------------------+------------------+ | 双工滑条 | 19.1 | 1916 | 2416 | +------------+-------------------+-------------------+------------------+ | 轮式滑条 | 47 | 2471 | 2971 | +------------+-------------------+-------------------+------------------+ 5. 应用程序介绍 --------------- ESP32 IoT Solution 工程下的 ESP32-Sense 是 ESP32-Sense 开发套件对应的应用程序。目录结构如下图所示： :: ├── main │   ├── evb_adc.c //使用 ADC 功能识别不同子板，设置每个子板对应的 ADC 阈值 │   ├── evb.h //主板应用程序参数设置（触摸阈值，ADC I/O，I2C I/O） │   ├── evb_led.cpp //RGB LED 初始化程序 │   ├── evb_seg_led.c //数码管驱动程序 │   ├── evb_touch_button.cpp //子板驱动程序-触摸按键 │   ├── evb_touch_wheel.cpp //子板驱动程序-轮式滑条 │   ├── evb_touch_matrix.cpp //子板驱动程序-矩阵按键 │   ├── evb_touch_seq_slide.cpp //子板驱动程序-双工滑条 │   ├── evb_touch_slide.cpp //子板驱动程序-线性滑条 │   ├── evb_touch_spring.cpp //子板驱动程序-弹簧按键 │   ├── Kconfig.projbuild │   └── main.cpp //主程序入口 ├── Makefile └── sdkconfig.defaults 5.1. 参数配置 ~~~~~~~~~~~~~ 当使用不同厚度或不同材质的盖板时，需要重新设置各通道触摸变化率参数，即灵敏度。各通道触摸变化率是由脉冲计数值计算得到。计算公式为：(Non-touch value - Touch value) / Non-touch value。“Non-touch value” 是指不触摸时通道的脉冲计数值。“Touch value” 是指正常触摸时通道的脉冲计数值。这两个参数需要用户测量得出。系统初始化时，由触摸变化率自动计算出触摸阈值，触摸阈值与触摸变化率成正比关系。 5.2. 效果展示 ~~~~~~~~~~~~~ +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+ | .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_spring.jpg | .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_matrix.jpg | +==================================================================+==========================================================================+ | .. centered:: Spring Button | .. centered:: Matrix Button | +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+ | .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_slide.jpg | .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_diplexed_slide.jpg | +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+ | .. centered:: Liner Slider | .. centered:: Duplex Slider | +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+ | .. figure:: ../../_static/hw-reference/touch_eb/touch_wheel.jpg | | +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+ | .. centered:: Wheel Slider | | +------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------+