任务介绍

本项目实现了Funpack活动PIC32CM LS00 Curiosity Nano + Touch Evaluation Kit板卡的自命题任务，基于PIC32CM LS00开发板的板载PTC触摸按键，结合TCC0定时器的PWM输出功能，实现了对板载LED灯的开关控制与亮度调节。用户可通过短按触摸键切换LED开关状态，长按触摸键则触发亮度自动渐变调节，串口同步输出当前操作日志。

硬件平台

本次使用Microchip推出的PIC32CM LS00 Curiosity Nano + Touch Evaluation Kit开发板，是一款面向低功耗安全嵌入式开发的综合评估平台。该开发板搭载了基于ARM Cortex-M23内核的PIC32CM LS00系列MCU，具备TrustZone安全隔离特性，片上集成PTC（外设触摸控制器）、TCC定时器/计数器、RTC实时时钟、SERCOM多功能串行接口等丰富外设，非常适合用于触摸交互与低功耗控制场景的原型开发。开发板集成了板载调试器（PKOB Nano）、USB接口、用户可编程LED与PTC触摸电极，便于快速验证触摸感应与PWM驱动功能。

在软件方面，本项目基于MPLAB Harmony v3框架进行开发，使用MCC（MPLAB Code Configurator）完成外设图形化配置，并在裸机（Bare-metal）环境下实现主循环驱动的触摸检测与PWM亮度控制。

主控设备：Microchip PIC32CM LS00 Curiosity Nano开发板

• 搭载PIC32CM LS00 MCU（ARM Cortex-M23，支持TrustZone）
• 集成板载PKOB Nano调试器与USB接口
• 板载用户可编程LED（PA15，由TCC0 WO5驱动）
• 板载PTC触摸电极（PA22，Y16信号）
• 支持Harmony v3 + MCC图形化外设配置

核心外设资源

• TCC0：PWM模式，驱动LED亮度控制，PWM频率2500 Hz
• PTC：外设触摸控制器，采集触摸按键状态
• RTC：为Touch Library提供定时基准
• SERCOM3：UART模式，用于串口调试输出

任务分析与实现

本系统实现了基于PTC触摸感应与TCC0 PWM输出的LED调光控制平台，主要功能包括：

两路交互通道：

• 触摸输入采集
• • 触摸扫描周期：2ms轮询（主循环节拍）
  • 支持短按（开关）与长按（调光）两种操作模式
  • 长按判定阈值：500个扫描周期（约1秒）
• LED PWM亮度控制
• • PWM频率：2500 Hz，周期值：2400（代码中PWM_PERIOD_VALUE = 2399u）
  • 亮度调节步进：5%，调节间隔：20个扫描周期
  • 亮度范围：0%（熄灭）～100%（全亮），支持自动往返渐变

方案框图：

工程配置过程

本项目基于MPLAB Harmony v3框架，借助MCC（MPLAB Code Configurator）完成所有外设的图形化配置，以下详细描述关键配置流程与核心要点。

一、外设配置前的准备

1. 硬件环境

• 主控芯片：Microchip PIC32CM LS00（ARM Cortex-M23，TrustZone）
• 开发板：PIC32CM LS00 Curiosity Nano + Touch Evaluation Kit
• 外设资源：
• • TCC0 PWM通道（TCC0_WO5，PA15）用于驱动板载LED
  • PTC触摸控制器（PA22，Y16）采集触摸输入
  • SERCOM3 UART用于串口调试输出
  • RTC为Touch Library提供定时基准

2. 软件环境

• 开发框架：MPLAB Harmony v3
• 配置工具：MPLAB Code Configurator（MCC）
• 编译工具链：XC32编译器
• IDE：MPLAB X IDE

二、MCC外设图形化配置

1. Project Graph 总览

在MCC的Project Graph中完成所有外设模块的连接与配置。本项目使用的核心外设连接关系如下图所示：

• SERCOM3 的UART接口连接至 Secure STDIO，实现串口调试输出
• TCC0 配置为PWM模式，同时提供PWM与TMR两路输出，用于LED亮度控制
• PTC（Acq_Engine）与 RTC（TMR）分别连接至 Touch Library（Peripheral Touch Controller），为触摸检测提供采集引擎和定时基准

上图为MCC Project Graph配置界面，清晰展示了SERCOM3→Secure STDIO、TCC0 PWM、PTC+RTC→Touch Library的外设连接拓扑。

2. TCC0 PWM参数配置

TCC0是驱动板载LED的核心定时器外设，在MCC中将其Operating Mode设置为PWM模式，关键参数配置如下：

• Select PWM Type：DSTOP
• Period Value：2,400（对应代码中PWM_PERIOD_VALUE = 2399u，即周期计数值）
• PWM频率：由MCC自动计算显示为 2500 Hz
• 预分频：No division（不分频，直接使用系统时钟）

上图为TCC0外设配置界面，PWM Type选择DSTOP，Period Value设为2400，MCC实时计算并提示PWM频率为2500 Hz，与代码中PWM_PERIOD_VALUE宏定义保持一致。

在代码中，PWM占空比的换算公式为：

uint32_t compare_value = ((uint32_t)PWM_PERIOD_VALUE * duty_percent) / 100u;
TCC0_PWM24bitDutySet(TCC0_CHANNEL1, compare_value);

通过将亮度百分比（0～100）线性映射至比较寄存器值，实现精确的亮度控制。

3. PTC 触摸按键配置

在MCC的Touch Configuration工具中完成PTC触摸传感器的配置。在Configure → Sensor Pins页面中，为Button 0分配Y信号引脚：

• Sensor：Button 0
• Y-Signals：Y16（PA22）

上图为Touch Configuration工具的Sensor Pins配置界面，Button 0对应的Y信号被分配至Y16（PA22），与开发板Touch Evaluation Kit扩展板的触摸电极物理连接一致。

4. 引脚复用配置（Pin Configuration）

在MCC的引脚配置表中完成关键引脚的功能复用分配：

• PA15（第24号引脚）：命名为LED1_PWM，功能复用为TCC0_WO5，作为PWM输出驱动板载LED
• PA22（第31号引脚）：功能复用为PTC_X16/Y16，配置为Analog模式，作为触摸感应输入

上图为引脚配置表，PA15被分配为TCC0_WO5的PWM输出引脚（标注为LED1_PWM），PA22被配置为PTC模拟输入引脚（PTC_X16/Y16），两处引脚复用配置是硬件功能正常运行的基础。

三、软件架构设计

1. 触摸按键有限状态机（touch_key.c）

触摸按键处理模块基于四状态FSM（有限状态机）实现，状态定义如下：

typedef enum {
    KEY_IDLE,           // 空闲，等待触摸
    KEY_PRESSED,        // 已按下，判断长短按
    KEY_LONG_PRESSING,  // 长按持续中，执行调光
    KEY_WAIT_RELEASE    // 等待释放
} KEY_FSM_STATE;

关键时序参数：

短按触发LED_PWM_Toggle()，切换LED开关状态；长按进入KEY_LONG_PRESSING状态，周期性调用LED_PWM_AdjustBrightness()，实现亮度自动往返渐变。

触摸状态通过读取get_sensor_state(0)返回值的最高位（KEY_TOUCHED_MASK = 0x80）判断是否被触摸：

static uint8_t Touch_Key_IsTouched(void)
{
    uint8_t state = get_sensor_state(0);
    return (state & KEY_TOUCHED_MASK) ? 1u : 0u;
}

2. LED PWM控制模块（led_pwm.c）

LED状态通过结构体LED_STATE集中管理：

typedef struct {
    LED_POWER_STATE power;      // LED开关状态（LED_ON / LED_OFF）
    uint8_t         brightness; // 当前亮度百分比（0～100）
    BRIGHTNESS_DIR  direction;  // 调光方向（DIR_UP / DIR_DOWN）
} LED_STATE;

亮度渐变逻辑（LED_PWM_AdjustBrightness()）实现了自动往返效果：当亮度递增至BRIGHTNESS_MAX（100%）时，方向切换为DIR_DOWN；递减至BRIGHTNESS_MIN（0%）时，方向切换回DIR_UP，步进幅度为BRIGHTNESS_STEP = 5%。

3. 主循环（main.c）

系统主循环以2ms为节拍，依次执行触摸数据采集与按键状态处理：

while (true)
{
    SYSTICK_DelayMs(2);
    touch_process();        // PTC触摸数据采集与处理
    Touch_Key_Process();    // 触摸按键FSM处理与LED控制
}

系统启动后串口输出操作提示：

================================
 PIC32CM LS00 Touch Dimmer
 Short press : LED ON/OFF
 Long press  : Adjust brightness
================================

4. 软件流程图

效果展示

系统上电后，串口终端显示初始化日志，LED默认熄灭。单次轻触板载PTC触摸电极，LED以满亮度（100%）点亮，再次短按则熄灭；持续按压触摸电极超过约1秒后，LED亮度开始以5%为步进自动往返渐变，松开手指后亮度保持在当前值，串口同步打印每次操作的状态信息。

串口输出

遇到的难题与解决办法

问题：PTC触摸检测抖动，短按偶尔被误判为长按

解法

在触摸检测与按键处理过程中，需重点关注以下几点：

• 主循环节拍与Touch Library扫描周期的匹配，本项目将SYSTICK_DelayMs(2)作为统一节拍，确保touch_process()调用频率稳定
• LONG_PRESS_THRESHOLD（500）与BRIGHTNESS_STEP_INTERVAL（20）两个时序参数需根据实际扫描周期综合调整，避免触摸灵敏度与响应延迟之间的矛盾
• TCC0 PWM的Period Value与代码中PWM_PERIOD_VALUE宏定义需保持严格一致（MCC配置2400，代码中2399u），两者差1是因为计数器从0开始，需特别注意

活动感想

通过本项目实践，深入掌握了Microchip PIC32CM LS00平台上PTC触摸控制器与TCC0 PWM外设的联合应用方法，熟悉了MPLAB Harmony v3框架下MCC图形化配置工具的完整使用流程，包括Project Graph外设连接、触摸传感器引脚分配、PWM参数计算以及引脚复用配置。PIC32CM LS00开发板集成的PTC触摸控制器免去了外部触摸IC的成本，配合Touch Library可以快速实现高可靠性的触摸交互功能，令人印象深刻。整个项目过程中，体会到嵌入式系统中硬件配置、底层驱动与应用逻辑需要紧密协作，每一个参数的精细调整都能显著影响用户的实际交互体验。

再次感谢硬禾学堂和得捷电子联合举办的Funpack活动，祝硬禾的活动越办越好！