强大的投影电容控制器,可在任何环境中实现精确和自适应的触摸交互。
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硬件概览
它是如何工作的?
Touchpad 5 Click 基于 Azoteq 公司的 IQS550,这是一款投影电容触摸和接近跟踪板/触摸屏控制器。IQS550 提供高灵敏度的接近唤醒和通过许多可由 I2C 控制的传感器线进行触摸检测。其先进的片上信号处理能力提供了稳定的高性能和高灵敏度。此外,实现了多个滤波器来检测和抑制噪声、跟踪缓慢变化的环境条件,并避免可能漂移的影响。IQS550 控制器非常灵活,提供了诸如接近、触摸、捕捉、触摸强度、面积和实际手指位置等多种输出,一次解决所有问题。在 Click boards™ 前端,一个清晰定义的区域代表触摸板区域。该区域是 PCB 上的一组导电电极的矩阵,彼此电气隔离,
排列为 X 和 Y 的行和列,尺寸为 29x23mm。一个电极由多个菱形元素组成,通过导电颈连接到下一个。控制器使用了在触摸板上的投影电容电荷传递原理。当诸如人类手指之类的导电物体靠近感应垫时,将会降低检测到的电容。对传感器数据应用阈值,以识别接近和触摸偏差区域。然后将触摸区域的轮廓转换为笛卡尔位置坐标,连续监测以识别手势。用户可以访问所有数据层——原始传感器数据、传感器接近/触摸状态数据、XY 坐标和手势输出。Touchpad 5 Click 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 进行通信,最大时钟频率为 400kHz,通过软件寄存器完全可调。在
mikroBUS™ 插槽的 INT 引脚上添加了一个额外的准备信号,指示通信窗口何时可用新数据以获取最佳响应。因此,使用 INT 引脚作为通信触发器对响应速率是最佳的。除了该引脚之外,该 Click board™ 还具有一个复位功能,通过 mikroBUS™ 插槽上的 RST 引脚进行路由,其低逻辑电平可将模块置于复位状态,高电平可使模块正常运行。该 Click board™ 只能使用 3.3V 逻辑电压电平进行操作。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板子必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该 Click board™ 配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G431RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32k
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
实时跟踪您的结果
应用程序输出
1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程。

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持
库描述
该库包含 Touchpad 5 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
touchpad5_get_touch
- 这个函数获取触摸的 XY 数据。touchpad5_get_status
- 这个函数获取接近、触摸或捕获数据的状态。touchpad5_wait_ready
- 这个函数等待通信窗口可用。
开源
代码示例
完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio。 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。
/*!
* @file main.c
* @brief TouchPad5 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Touchpad 5 click board by utilizing the touchpad XY
* and snap functionalities.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and USB UART logging and displays the device version information
* such as product number, project number, major/minor release number, hardware ID, hardware
* revision and bootloader status.
*
* ## Application Task
* Task busy waits for the touchpad controller ready bit using polling operation. When the
* communication window is available, the snap functionality is being checked, as well as
* XY touchpad data. Based on the user's touch sensibility and duration, one of the two
* features is being determined and logged over UART terminal. Snap (click) corresponds to
* the shorter and lighter 'click' gesture, while the touch is detected as longer and
* stronger 'swipe' gesture.
*
* @note This example relies on the IQS5xx-A000 firmware of the touch-pad controller.
*
* @author Stefan Popovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "touchpad5.h"
// Snap buffer size
#define SNAP_BUFFER_SIZE ( 8 )
// Number of read channels for snap status
#define SNAP_NUMBER_OF_CHANNELS ( 8 )
// Snap detection condition
#define SNAP_MAX_NO_CONSECUTIVE_SAMPLES ( 3 )
// Touchpad strength threshold for XY touch detection
#define TOUCH_STRENGTH_THRESHOLD ( 30 )
static touchpad5_t touchpad5;
static log_t logger;
static touchpad5_touch_t touch_data;
static touchpad5_ver_info_t ver_info;
// Bootloader status ( 0xA5 - present, 0xEE - not present )
static uint8_t bl_status = 0;
// Snap (click) support buffer and variables
static uint16_t snap_buffer[ SNAP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static uint16_t snap_reference = 0;
static uint8_t snap_idx = 0;
static uint8_t tmp_count = 0;
static uint8_t snap_calc_no_samples = 0;
static uint16_t tmp_reference = 0;
static uint8_t snap_max_no_samples = SNAP_MAX_NO_CONSECUTIVE_SAMPLES;
static uint16_t snap_reg_data[ 2 * SNAP_NUMBER_OF_CHANNELS ] = { 0 };
/**
* @brief TouchPad 5 snap sample getter.
* @details This function gets the snap sample value as the averaged value of the predefined number of channels.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #touchpad5_t object definition for detailed explanation.
* @param[out] snap_data : Pointer to the memory location of the buffer where data is stored.
* @return true - Success,
* false - Error.
*
* @note Snap functionality must be enabled in control settings byte second byte.
*/
bool touchpad5_get_snap_sample( touchpad5_t *ctx, uint16_t *snap_data );
/**
* @brief TouchPad 5 snap detection function.
* @details This function checks for snap criteria defined by snap reference and predefined
* number of consecutive samples deviating from said reference.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #touchpad5_t object definition for detailed explanation.
* @param[out] snap_buffer : Snap buffer with snap status data .
* @param[in] snap_buffer_size : Buffer size of the 16-bit snap data.
* @param[out] snap_reference : Pointer to the reference data calculated inside within each iteration.
* @return true - Snap detected,
* false - Snap not detected.
*
* @note Snap functionality must be enabled in control settings byte second byte.
*/
bool touchpad5_detect_snap( touchpad5_t *ctx, uint16_t *snap_buffer, uint8_t snap_buffer_size, uint16_t *snap_reference );
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
touchpad5_cfg_t touchpad5_cfg; /**< Click config object. */
/**
* Logger initialization.
* Default baud rate: 115200
* Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
* @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX
* are defined as HAL_PIN_NC, you will
* need to define them manually for log to work.
* See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
*/
LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
log_init( &logger, &log_cfg );
log_info( &logger, " Application Init " );
// Click initialization.
touchpad5_cfg_setup( &touchpad5_cfg );
TOUCHPAD5_MAP_MIKROBUS( touchpad5_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == touchpad5_init( &touchpad5, &touchpad5_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
Delay_100ms();
if ( TOUCHPAD5_ERROR == touchpad5_default_cfg ( &touchpad5 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
Delay_1sec( );
if ( TOUCHPAD5_ERROR == touchpad5_check_version( &touchpad5, &ver_info ) )
{
log_error( &logger, " Cannot read version.\r\n " );
for ( ; ; );
}
Delay_100ms();
if ( TOUCHPAD5_ERROR == touchpad5_check_bl_status( &touchpad5, &bl_status ) )
{
log_error( &logger, " Cannot read bootloader status.\r\n " );
for ( ; ; );
}
Delay_100ms();
if ( ver_info.product_num != TOUCHPAD5_IQS550_PRODUCT_NUMBER )
{
log_error( &logger, " Incorrect product number.\r\n " );
for ( ; ; );
}
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Product number %u \r\n", ( uint32_t ) ver_info.product_num );
log_printf( &logger, " Project number %u \r\n", ( uint32_t ) ver_info.project_num );
log_printf( &logger, " Version %.1f \r\n", ver_info.version );
log_printf( &logger, " Hardware ID %x \r\n", ( uint32_t ) ver_info.hw_id );
log_printf( &logger, " Hardware revision %x \r\n", ( uint32_t ) ver_info.hw_revision );
log_printf( &logger, " Bootloader status %x \r\n", ( uint16_t ) bl_status );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
Delay_1sec( );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Waiting for a new touch or snap (click)\r\n" );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
Delay_1sec( );
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
// Get touchpad XY data
touchpad5_get_touch( &touchpad5, &touch_data );
// Detecting the snap (click) criteria
if ( touchpad5_detect_snap( &touchpad5, snap_buffer, SNAP_BUFFER_SIZE, &snap_reference) && touch_data.touch_strength > 0 )
{
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, "\r\n* Snap (click) event occured with strength: %u *\r\n",
( uint16_t ) touch_data.touch_strength );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
Delay_1sec( );
}
// Detecting the touch criteria
else if ( touch_data.x_pos > 0 && touch_data.y_pos > 0 && touch_data.touch_strength > TOUCH_STRENGTH_THRESHOLD )
{
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " \r\nTouch with Tag ID %u detected\r\n", ( uint16_t ) touch_data.id_tag );
log_printf( &logger, "Coordinate X = %u \r\n", touch_data.x_pos );
log_printf( &logger, "Coordinate Y = %u \r\n", touch_data.y_pos );
log_printf( &logger, "Touch strength = %u \r\n", ( uint16_t ) touch_data.touch_strength );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n\r\n" );
Delay_ms( 100 );
}
// Monitoring to determine whether the reset occurred on the device after the last ack reset
if ( touch_data.xy_info & TOUCHPAD5_SHOW_RESET )
{
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n" );
log_error( &logger, "\r\n Unexpected reset occured. \r\n" );
log_printf( &logger, "----------------------------------------------------------------\r\n\r\n" );
}
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
bool touchpad5_get_snap_sample( touchpad5_t *ctx, uint16_t *snap_data )
{
bool status = false;
uint16_t snap_reg_data_avg = 0;
// Get snap status for desired number of channels
if ( TOUCHPAD5_ERROR == touchpad5_get_status( ctx, TOUCHPAD5_SNAP_STATUS, &snap_reg_data, SNAP_NUMBER_OF_CHANNELS ) )
{
status = false;
}
else
{
for ( int i = 0; i < SNAP_NUMBER_OF_CHANNELS; i++ )
{
snap_reg_data_avg += snap_reg_data[ i ];
}
snap_reg_data_avg /= SNAP_NUMBER_OF_CHANNELS;
status = true;
}
*snap_data = snap_reg_data_avg;
return status;
}
bool touchpad5_detect_snap( touchpad5_t *ctx, uint16_t *snap_buffer, uint8_t snap_buffer_size, uint16_t *snap_reference )
{
bool status = false;
snap_idx = 0;
tmp_count = 0;
tmp_reference = 0;
snap_calc_no_samples = 0;
// Get snap averaged samples
for ( int i = 0; i < snap_buffer_size; i++ )
{
if ( false == touchpad5_get_snap_sample( ctx, &snap_buffer[ snap_idx ] ) )
{
return status;
}
++snap_idx;
}
// Update reference value
tmp_reference = snap_buffer[ 0 ];
snap_idx = 1;
while ( snap_idx < snap_buffer_size )
{
if ( snap_buffer[ snap_idx++ ] == tmp_reference )
{
++tmp_count;
}
}
if ( tmp_count == snap_buffer_size - 1 )
{
*snap_reference = tmp_reference;
}
// Snap detection algorithm - detecting 1 to snap_max_no_samples for confirmed snap
for ( int i = 0; i < snap_buffer_size; i++ )
{
// first snapped index saved
if ( snap_buffer[ i ] != *snap_reference )
{
snap_idx = i;
++snap_calc_no_samples;
}
}
for( int i = snap_idx; i < snap_buffer_size; i++)
{
if ( snap_buffer[ ( i + 1 ) % snap_buffer_size] != *snap_reference )
{
++snap_calc_no_samples;
}
else
{
snap_calc_no_samples = 0;
}
}
if ( snap_calc_no_samples >= 1 && snap_calc_no_samples <= snap_max_no_samples )
{
status = true;
}
return status;
}
// ------------------------------------------------------------------------ END