基于SAMD21的USB HID控制器，用于spotify播放，暂停，跳过和调整触摸和旋转输入的音量

TouchNav是一个极简的USB HID触摸控制器，使用定制的SAMD21板。它可以让你控制Spotify播放-播放/暂停，下一个/上一个轨道，和音量使用电容触摸板和旋转编码器。

目标是建立一个时尚的、基于触摸的界面，感觉未来感又实用，允许直接从你的桌子上直观地控制Spotify，而不需要触摸键盘或鼠标。

特性

•电容触摸板播放/暂停，下一步，上一步

•旋转编码器音量控制

•基于hid的媒体键仿真(PC上不需要软件)

•通过键盘快捷键自动打开/关闭Spotify

•作为一个即插即用的USB设备

•建立在一个定制的SAMD21板

硬件概述

TouchNav的核心是围绕为Fab学院设计的定制SAMD21板构建的。SAMD21E17A芯片提供全速USB功能，使其能够充当类似键盘或鼠标的HID(人机界面设备)。

爱特梅尔公司SAMD21E17A

Atmel SAMD21E17A是一款功能强大但紧凑的基于ARM Cortex-M0+的微控制器，运行频率高达48 MHz。它是Arduino Zero和许多现代开发板中使用的同一系列芯片，使其成为usb连接，低功耗和交互式项目(如TouchNav)的理想选择。

•处理器：32位ARM Cortex-M0+核心，最高可达48mhz

•内存：128 KB闪存和16 KB SRAM(用于程序和数据存储)

•USB支持：全速USB 2.0接口，允许本地USB HID，键盘和串行功能

外围设备:

•多达6个可配置串行接口(SERCOM) -可作为UART， SPI或i2c

•用于读取传感器和触摸输入的12位ADC(模数转换器)

•10位DAC用于模拟输出

•定时器/计数器(TC/TCC)用于PWM，事件定时或信号生成

•外围触摸控制器(PTC)的电容触摸感应

•电源管理：低功耗模式，梦游外设，和停电检测。

•调试：用于编程和调试的双针SWD(串行线调试)

•工作电压：3.3 V逻辑

•I/O引脚：多达32个可用的GPIO引脚(取决于封装)

为什么它对TouchNav很好

SAMD21E17A的原生USB功能使其非常适合模拟键盘，鼠标或多媒体控制器的项目-无需额外的硬件。它的触摸感应支持和多个串行接口也使其非常适合集成传感器，led和旋转编码器。

主要输入组件包括：

•电容式触控板：三个金属或铜触控板作为触控传感器。每个垫被分配一个功能-播放/暂停，下一个轨道，和上一个轨道。

•旋转编码器：用来增加或减少系统音量的小旋钮。它还包括一个可选的按钮。

•Micro USB接口：用于电源和数据，允许电路板作为USB HID设备。

•电容触摸板连接到SAMD21上的模拟能力引脚。旋转编码器连接到两个数字引脚，该引脚配置为检测顺时针和逆时针旋转的状态转换。

PCB设计- KiCAD

整个电路板是在开源PCB设计工具KiCad中定制设计的。原理图、布局和引脚映射经过定制，以适应SAMD21E17A的功能，该功能将触摸板、旋转编码器、WS2812B led和USB连接集成在紧凑的最小设计中。

这允许完全控制硬件设计，从组件放置到路由USB差分对，使TouchNav成为专用的专业级HID控制器，而不是通用的开发板hack。

引脚如下：

•Led - 7

•Ws2812b - 11

•旋转编码器- A - 9， B - 8，开关- 10

•电容式触摸滑块- GPIO 2、3、4、5、6

单板编程

TouchNav板的核心是SAMD21 E17，因此要对SAMD21进行编程，我们需要将引导加载程序添加到板中。为了初始化引导加载程序，我们需要串行调试引脚。只有在那之后，我们才能使用USB编程板。

串行调试接口用于将引导加载程序刻录到板上。我正在使用由我的Fab学院讲师Saheen开发的SAMD DAP程序员板

将FAB SAMD板添加到Arduino

为了使用Arduino IDE编程SAMD21板，我们需要将FAB SAMD板添加到板管理器中

通过单板管理器安装单板

在燃烧引导加载程序后，我可以使用C型USB接口对我的板进行编程。

Blink

在燃烧引导加载程序后，第一步是测试内置示例“Blink”。最初，我通过使用一些示例代码测试了所有输入和输出功能。

SAMD21串行演示

下一个测试是串行通信。经过研究，我实现了arduino常用的串口命令。print不适用于SAMD21，因此我们必须使用SerialUSB.print。下面的代码取自我的Fab学院嵌入式编程课。SAMD21回声码

电容式触摸

囚禁式触摸可以通过使用Neil教授在Fab学院输入设备课上提供的测试代码进行测试。为此所需的库是Adafruit FreeTouch库。

HID

我使用了默认情况下在Arduino的库管理器中可用的HID项目和HID设置库。我们只需要安装它来使用库管理器提供的库。我使用的主要功能是消费者功能，它允许控制媒体播放和一些功能。主要有两件事：在Windows设备上控制媒体播放和打开和关闭Spotify。

为了控制媒体播放，消费者函数提供如下功能：

面临的问题

在编程SAMD21时，我遇到了USB C连接的问题。电脑没有检测到板子。经过一些调试，我意识到USB C线是一个问题，我不得不使用另一个USB线和一个额外的USB集线器。我想可能是动力问题。以及PCB设计缺陷

旋转编码器不是很准确，因为当我转动旋钮更快时，它没有读取值。我想我需要在旋转编码器引脚上添加电容器。

本文编译自hackster.io