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▲ 回顾上期🔍STM32触摸按键原理与驱动开发实战 | 零基础入门STM32第四十二步

一、硬件设计基础

1.1 按键电路原理

▲ 示意图说明：触摸芯片通过感应电极检测电容变化，输出数字信号控制LED

典型按键电路包含：

• 10KΩ上拉电阻
• 104陶瓷电容滤波
• ESD保护二极管

1.2 时钟配置要点

void NVIC_Configuration(void){ //嵌套中断向量控制器 的设置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
}

void RCC_Configuration(void){ //RCC时钟的设置  
	ErrorStatus HSEStartUpStatus;   
	RCC_DeInit();              /* RCC system reset(for debug purpose) RCC寄存器恢复初始化值*/   
	RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); /* Enable HSE 使能外部高速晶振*/   
	HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); /* Wait till HSE is ready 等待外部高速晶振使能完成*/   
	if(HSEStartUpStatus == SUCCESS){   
		/*设置PLL时钟源及倍频系数*/   
		RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); //RCC_PLLMul_x（枚举2~16）是倍频值。当HSE=8MHZ,RCC_PLLMul_9时PLLCLK=72MHZ   
		/*设置AHB时钟（HCLK）*/   
		RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //RCC_SYSCLK_Div1——AHB时钟 = 系统时钟(SYSCLK) = 72MHZ（外部晶振8HMZ）   
		/*注意此处的设置，如果使用SYSTICK做延时程序，此时SYSTICK(Cortex System timer)=HCLK/8=9MHZ*/   
		RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //设置低速AHB时钟（PCLK1）,RCC_HCLK_Div2——APB1时钟 = HCLK/2 = 36MHZ（外部晶振8HMZ）   
		RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //设置高速AHB时钟（PCLK2）,RCC_HCLK_Div1——APB2时钟 = HCLK = 72MHZ（外部晶振8HMZ）   
		/*注：AHB主要负责外部存储器时钟。APB2负责AD，I/O，高级TIM，串口1。APB1负责DA，USB，SPI，I2C，CAN，串口2，3，4，5，普通TIM */  
		FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //设置FLASH存储器延时时钟周期数   
		/*FLASH时序延迟几个周期，等待总线同步操作。   
		推荐按照单片机系统运行频率：
		0—24MHz时，取Latency_0；   
		24—48MHz时，取Latency_1；   
		48~72MHz时，取Latency_2*/   
		FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); //选择FLASH预取指缓存的模式，预取指缓存使能   
		RCC_PLLCmd(ENABLE);	//使能PLL
		while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); //等待PLL输出稳定   
		RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //选择SYSCLK时钟源为PLL
		while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); //等待PLL成为SYSCLK时钟源   
	}  
}

二、深度代码分析与实现原理图解

2.1 代码结构框图

2.2 核心变量说明

三、核心代码段解析

// 长按检测核心逻辑
while((!GPIO_ReadInputDataBit(...)) && c<KEYA_SPEED1) {
    c++;
    delay_ms(10); // 阻塞式延时
}

执行流程：

1. 持续检测按键保持按下状态
2. 每10ms递增计数器c
3. 退出条件：
   • 按键释放（GPIO_ReadInputDataBit返回1）
   • 达到长按阈值（c >= 100 → 100×10ms=1s）

// 双击检测逻辑
for (b = 0; b < KEYA_SPEED2; b++) {
    delay_ms(20);
    if (检测到二次按下) {
        a++; 
        break;
    }
}

时序特性：

• 总检测窗口：20×20ms=400ms
• 实际有效间隔：两次按下间隔<400ms
• 每20ms采样一次按键状态

// 三击扩展逻辑
if (a == 2) {
    for (b = 0; b < KEYA_SPEED2; b++) {
        delay_ms(20);
        if (三次按下检测) {
            a++;
            break;
        }
    }
}

特殊说明：

• 复用双击检测参数（KEYA_SPEED2）
• 总检测窗口叠加：400ms + 400ms = 800ms
• 需三次有效按下且每次间隔<400ms

四、状态转换原理（详解）

对应代码逻辑映射：

4.1 关键节点技术解析

1. S3节点（长按判断）

// 对应代码段
while((按键保持按下) && c<KEYA_SPEED1){
    c++; delay_ms(10);
}

• 时间阈值：S3 = KEYA_SPEED1 * 10ms
• 退出条件：物理释放或超时

2. D2节点（双击窗口）

// 对应代码段
for(b=0; b<KEYA_SPEED2; b++){
    delay_ms(20);
    if(二次按下检测)...
}

• 时间窗口：D2 = KEYA_SPEED2 * 20ms
• 事件触发条件：窗口期内检测到二次按压

3. 状态转换逻辑

if(c >= KEYA_SPEED1) {          // 长按分支
    // 长按处理
} else {                        // 单击分支
    if(a == 1) {                // 首次单击
        // 启动D2窗口检测
    }
}

4. 时间线标记

|--消抖20ms--|--长按检测(0-1000ms)--|--D2窗口400ms--|

▲ 完整工程代码示例⏬触摸按键驱动程序

五、关键技术指标

六、代码优化建议

1. 非阻塞式重构：

// 使用系统tick替代delay
uint32_t start = HAL_GetTick();
while(HAL_GetTick()-start < 20) {
    // 空循环实现非阻塞等待
}

2. 状态机改进：

typedef enum {
    STATE_IDLE,
    STATE_DEBOUNCE,
    STATE_PRESSED,
    STATE_WAIT_RELEASE
} KeyState;

KeyState key_state = STATE_IDLE;

3. 定时器中断优化：

// 配置TIM3每10ms产生中断
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {
    if(htim->Instance == TIM3) {
        key_process(); // 定时扫描按键
    }
}

七、典型问题分析

问题现象：快速三击被识别为双击
根本原因：

// 第三次按下检测复用相同时间窗口
if(a == 2) { // 应在独立窗口检测
    // 当前逻辑导致时间窗口重叠
}

解决方案：

// 独立三击检测窗口
if(a == 2) {
    uint32_t triple_start = HAL_GetTick();
    while(HAL_GetTick()-triple_start < 400) {
        if(检测到按下) {
            a++;
            break;
        }
    }
}

八、硬件关联分析

关键点：

• APB2总线控制GPIO时钟
• 上拉输入模式确保稳定检测
• LED控制采用直接GPIO驱动

九、扩展功能实现

组合按键检测：

if((KEYA状态 == 长按) && (KEYB状态 == 双击)) {
    // 执行特殊功能
}

灵敏度动态调整：

// 根据使用频率自动优化阈值
static uint16_t dynamic_thres = 100;
if(双击误触发) dynamic_thres += 5;
if(长按不响应) dynamic_thres -= 3;

十、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32F103xx官方数据手册
[3] STM32F103X8-B数据手册（中文）
[4] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[5] 触摸按键驱动程序
[6] TTP223-TD 数据手册

📌 下期预告：下一期将探讨触摸按键滑动程序，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

• v1.0 初始版本（2025-03-03）