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APM32‑TSC 触摸模块整体概览与业务应用定位

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1. 文档基础信息

本应用笔记文档编号AN1090,版本 V1.1,珠海极海半导体发布。文档以APM32F051R8作为示例芯片,完整介绍 TSC(Touch sensing controller)触摸传感控制器外设,包含硬件电路、PCB 布线、软件驱动库、按键 / 线性 / 旋转触摸实现、抗干扰机制、测试例程。

文档 V1.1 版本新增硬件设计建议、软件参数配置案例,提升系统传导骚扰抗扰能力。

资料获取:AN1090_APM32_TSC_应用笔记

2. TSC 模块基础定义与核心术语

文档定义关键术语(节选)

术语 释义
TSC 触摸传感控制外设
Cs 采样电容
Cx 传感器电极待测电容
Channel 触摸采集通道,对应硬件 GPIO 引脚
Block 块,同一时刻同步采集的一组通道
Object 触摸传感器对象,包含按键、线性、旋转传感器
DTO 检测超时机制,防止液体误触
DXS 检测排除机制,抑制多传感器互相干扰误触发
ECS 环境优化系统,补偿温湿度、电源变化带来基线漂移

3. TSC 硬件模块核心能力与通道资源

TSC 采用每 3 个感应通道搭配 1 个采样电容 Cs的硬件架构,降低外围器件开销。APM32F051 不同封装 I/O 组可用通道数量存在差异:

封装型号 G1 G2 G3 G4 G5 G6 总通道数
APM32F051Rx 3 3 3 3 3 3 18
APM32F051Cx 3 3 2 3 3 3 17
APM32F051KxT 3 3 1 3 3 0 13
APM32F051KxU 3 3 2 3 3 0 14

硬件关键特性:

  1. 每组 I/O 配置独立计数器记录电荷转移测量值;
  2. 采样电容引脚、采集通道均可软件配置;
  3. 支持测量完成、最大次数溢出 DTO 中断输出;
  4. 原生支持触摸按键、线性滑条、旋转旋钮三类触摸对象;
  5. 硬件配合软件实现 DXS、ECS、Filter 噪声滤波整套抗干扰能力。

4. 电荷转移触摸检测基础原理

TSC 采用电荷转移采样原理:

  1. 传感器电极待测电容 Cx 向片外采样电容 Cs 进行电荷转移;
  2. 片内 GPIO 模拟开关完成充放电切换,重复电荷转移;
  3. 当 Cs 电压达到 GPIO 输入门限,统计一共执行多少次电荷转移;
  4. 人手触摸电极,人体电容 Cr 并入回路,待测总电容增大,达到门限所需要的转移次数减少,测量 Meas 数值下降;
  5. 当测量差值 Delta 低于设定阈值,判定发生触摸动作。

核心现象:触摸发生,测量计数值变小;无触摸,计数值偏大。

5. TSC 模块面向落地业务应用场景

TSC 为 MCU 片上外设,不需要外接专用触摸 IC,适合各类电容触摸人机交互产品:

  1. 家电控制面板:触摸按键、滑条调节、旋转触摸旋钮;
  2. 工业仪器仪表:面板触摸输入;
  3. 消费电子设备:人机交互按键、亮度 / 音量线性调节;
  4. 智能家居设备面板;

提示:TSC 性能受 PCB 布局、介质面板材料、电源质量影响,量产产品必须完成硬件调参、EMC 抗扰验证。

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