初学者
10 分钟

使用IQS211B和STM32G431RB实现触控激活的控制

用于高灵敏度触摸检测的单通道电容控制器

Cap Touch 4 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Cap Touch 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

在各种人机交互场景中添加触摸控制

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Cap Touch 4 Click基于Azoteq的IQS211B,这是一个单通道电容式接近和触摸控制器,专为需要激活或触摸唤醒功能的应用而设计。IQS211B采用ProxSense®技术,提供高度灵敏的自电容测量,使其非常适合用于接近激活解决方案、人机接口设备和家电。板载的触摸感应垫位于电路板正面,标有圆形触摸感应区域,确保用户轻松互动。此外,它还包含信号调理功能,用于补偿寄生电容并提供准确的信号增益,确保在各种环境条件下可靠的触摸和接近检测。正如所提到的,IQS211B提供高级功能,例如通过其集成的有限状态机实现自动检测和环境补偿,消除了对主MCU的持续交互需求。这允许设备在不受外

部干扰的情况下平稳运行。它还集成了LDO稳压器,以增强对电源噪声的抗干扰能力,内部振荡器确保一致的性能,并内置校准电容器以在长时间使用中保持准确性。该Click板™采用独特的设计格式,支持新推出的MIKROE功能“Click Snap”。与标准版Click板™不同,此功能允许通过折断PCB,使主传感器区域可移动,从而为实现提供了更多可能性。借助Snap功能,IQS211B可以通过访问标记为1-8的引脚独立运行。此外,Snap部分包含一个指定的固定螺丝孔位置,用户可以将Snap板固定在所需的位置。Cap Touch 4 Click通过标准的2线I2C接口与主MCU通信。在标准操作期间,IQS211B传感器执行电容转换,并

通过进入低功耗睡眠模式来节约能源。此睡眠周期的持续时间是可调的,由采样周期设置控制。IQS211B的一个关键特性是其唤醒功能,它能够立即响应I2C总线上检测到的任何活动。一旦唤醒,传感器立即开始转换,确保在实时应用中快速响应。设备使用固定的I2C地址0x47,简化了在各种系统中的通信集成设置。该Click板™只能在3.3V逻辑电平下运行,并通过mikroBUS™插座的EN引脚激活,提供电源启用功能。在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电平转换。此外,该Click板™还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,供进一步开发参考。

Cap Touch 4 Click hardware overview image

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。

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

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™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Device Enable
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Cap Touch 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 Cap Touch 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • captouch4_read_system_flags - 此函数用于读取系统标志寄存器。

  • captouch4_read_cap_counts - 此函数用于读取与电容成正比的计数值。系统经过校准,使计数对电容变化的相对测量尽可能敏感。

  • captouch4_read_lta - 此函数用于读取长期平均值(LTA)。LTA用于作为参考值,与电容计数进行比较。

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 Cap Touch 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Cap Touch 4 click board by reading
 * the proximity, touch, and movement events.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the proximity, touch, and movement events and approximately displays
 * the results on the USB UART every 200ms. The capacitance counts and the long-term
 * average values are also displayed.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "captouch4.h"

static captouch4_t captouch4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    captouch4_cfg_t captouch4_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.
    captouch4_cfg_setup( &captouch4_cfg );
    CAPTOUCH4_MAP_MIKROBUS( captouch4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == captouch4_init( &captouch4, &captouch4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( CAPTOUCH4_ERROR == captouch4_default_cfg ( &captouch4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t sys_flags = 0;
    uint8_t movement = 0;
    uint16_t cap_counts = 0;
    uint16_t lta = 0;
    if ( CAPTOUCH4_OK == captouch4_read_system_flags ( &captouch4, &sys_flags ) )
    {
        if ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_PROX )
        {
            log_printf( &logger, " Proximity detected\r\n" );
        }
        if ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_TOUCH )
        {
            log_printf( &logger, " Touch detected\r\n" );
        }
        if ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_MOVEMENT )
        {
            if ( CAPTOUCH4_OK == captouch4_read_movement ( &captouch4, &movement ) )
            {
                log_printf( &logger, " Movement detected: %u\r\n", ( uint16_t ) movement );
            }
        }
        if ( ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_MOVEMENT ) || 
             ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_PROX ) || 
             ( sys_flags & CAPTOUCH4_SYSFLAGS0_TOUCH ) )
        {
            if ( CAPTOUCH4_OK == captouch4_read_cap_counts ( &captouch4, &cap_counts ) )
            {
                log_printf( &logger, " Capacitance counts: %u\r\n", cap_counts );
            }
            if ( CAPTOUCH4_OK == captouch4_read_lta ( &captouch4, &lta ) )
            {
                log_printf( &logger, " Long-term average: %u\r\n\n", lta );
            }
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, " No detected events\r\n\n" );
        }
    }
    Delay_ms ( 200 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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