实验4: 触摸引脚实验流程

一、实验目标

使用ESP32自带的Touch pin也就是触摸引脚，学习如何通过触摸引脚控制LED和外部中断的使用。开发板的Touch pin引脚有多个，开发板原理图中标注为Touch的引脚，具体引脚可见文档末尾。

二、实验器材

• ESP32开发板 ×1
• USB-C数据线 ×1
• 电脑（已安装Arduino IDE）×1
• 杜邦线（公对母）×3
• LED ×1
• 电阻 ×1

三、实验步骤

步骤1：硬件确认

1. 使用USB线连接ESP32和电脑
2. 观察板载LED是否亮起（电源指示灯）
3. 将杜邦线母头连接ESP32的Touch pin引脚（通过下表选择一个）
4. 若使用外置LED，可在面板板上搭建如下电路（LED引脚连接需接限流电阻）

步骤2：软件准备

1. 打开Arduino IDE
2. 设置开发板类型：工具 → 开发板 → ESP32 Arduino → ESP32 Dev Module
3. 选择端口：工具 → 端口 → 选择对应的COM端口（Windows）

步骤3：编写触摸引脚控制LED程序

在 Arduino IDE 中输入以下代码：

// 定义触摸引脚 (T0对应GPIO4)
#define TOUCH_PIN 4
// 定义LED引脚 (ESP32 DevKit板载LED通常是GPIO2)
#define LED_PIN 2
// 中断模式设置：0为轮询模式，1为中断模式
#define EXT_ISR_MODE 0

// 阈值，需要通过串口监视器观察并调整
int threshold = 20; 
// 触摸值
int touchValue;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // 等待串口稳定

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  touchValue = touchRead(TOUCH_PIN);
  Serial.print("Touch Value: ");
  Serial.println(touchValue);

  // 简单的阈值判断逻辑
  if (touchValue < threshold) {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 触摸时，值变小，LED亮
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);  // 未触摸，LED灭
  }
  
  delay(100);
}

步骤4：上传程序

1. 点击上传按钮（→）
2. 观察上传过程：
   • 如果出现"上传失败"，尝试按住BOOT按钮再点击上传
   • 看到"上传成功"提示

步骤5：打开串口监视器

点击右上角放大镜图标，波特率设置为 115200。

步骤6：观察效果与调试

1. 观察用手指触摸杜邦线公头时Touch数值的变化。
2. 修改阈值：
   • 修改代码25行中阈值 (threshold) 实现以下效果：
   • 小于阈值 → LED亮
   • 大于阈值 → LED灭
3. 调试中断模式：
   • 将代码第二行 EXT_ISR_MODE 值改为 1（需替换下方进阶代码）。
   • 用手指触摸引脚观察Touch中断实验现象。

步骤7：进阶实验

使用触摸中断和LED，实现触摸一次LED亮，再触摸一次LED灭的效果。以下是使用中断实现的代码示例：

#define TOUCH_PIN 4
#define LED_PIN 2
#define THRESHOLD 20 // 需要根据实际测试修改此阈值

bool ledState = false;

// 中断服务函数 (ISR)
void gotTouch() {
  ledState = !ledState;
  digitalWrite(LED_PIN, ledState);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  
  // 绑定中断函数
  touchAttachInterrupt(TOUCH_PIN, gotTouch, THRESHOLD);
}

void loop() {
  // 主循环可以处理其他任务，或者置空
  // 注意：在某些ESP32核心版本中，loop中可能需要保留简单的代码以保持看门狗复位
  delay(100);
}

四、常见问题及解决

问题1：touch_value的值不变化

• 检查引脚选择是否正确
• 确认杜邦线连接到了正确的引脚上
• 检查选择的引脚是否具有Touch功能
• 检查代码中pinMode是否正确设置（注：touchRead会自动配置，不需手动set input）

问题2：LED不亮

• 检查用手触摸引脚时的数值是否小于阈值
• 阈值修改时，要将设计阈值的部分全部修改
• 检查LED引脚的配置
• 使用外置LED一定要接限流电阻
• 检查杜邦线的连接是否到位

问题3：无法进入TouchEvent中断服务函数

• 检查函数touchAttachInterrupt函数阈值的设置
• 阈值修改时，要将设计阈值的部分全部修改
• 检查函数touchAttachInterrupt函数第一个参数是否与引脚对应

问题4：上传失败

• 按住BOOT按钮再点击上传
• 检查USB线是否支持数据传输
• 重新选择正确的COM端口
• 重启Arduino IDE

五、实验总结

知识点掌握

1. 学习条件编译语句
2. ESP32输入设置：将引脚设置为输入
3. 了解中断的概念
4. 通过touchRead函数获取数值
5. touchAttachInterrupt函数：掌握如何将中断函数和中断源绑定