STM32 触摸与隔空手势控制系统

一个基于 STM32F103C8T6 的智能家电交互教学原型：使用四路 TTP223 识别单击、双击、长按和触摸滑动，使用 APDS-9960 识别隔空手势，控制四路 LED，并由 ESP-01S 建立本地 Wi-Fi 热点和 HTTP 状态页。

项目资料

这里整理了项目照片、界面截图和相关资料；文件处理说明见 MEDIA_EVIDENCE。

系统结构

TTP223 × 4 ── GPIO ──┐
                     │
APDS-9960 ─── I²C ───┼─→ STM32F103C8T6 ─→ PWM LED × 2
                     │                   └→ 开关 LED × 2
                     │
                     └─ USART1 → ESP-01S（AT 固件）
                                           │
                               SoftAP + HTTP 状态页 / JSON API

这是源码推导的结构说明，不是 PCB 原理图，也不表示硬件当前在线。

学习内容

• 四路 TTP223 输入、软件消抖和多键状态解析；
• 单击、双击、长按和左右触摸滑动状态机；
• APDS-9960 FIFO 轮询、方向差分与手势判定；
• TIM3 双通道 PWM 调光和两路 GPIO 开关输出；
• ESP8266 AT 指令、环形接收缓冲区与 +IPD 解析；
• 受限 RAM 环境下分块发送嵌入式 HTML；
• 本地 SoftAP、HTTP 状态页面和 JSON 诊断接口。

交互映射

输入	条件	动作
TTP223 单击	上/下或左/右短按	切换 LED1 或 LED2
TTP223 双击	200 ms 内同键再次按下	切换 LED3 或 LED4
TTP223 长按	持续至少 1.5 秒	全部关闭并进入非阻塞演示序列
TTP223 左右滑动	左右键在 300 ms 内相继触发	LED1 亮度增减 10%
APDS-9960 上下/左右	FIFO 手势判定	LED1 亮度增减 10%

所有阈值和 PWM 步进都是源码固定的教学参数，不是经过人体工学或产品可用性测试的结论。

硬件与引脚

模块/信号	STM32F103 引脚	说明
TTP223 上/左/右/下	PA0 / PA1 / PA2 / PA3	高电平有效，输入下拉
LED1 / LED2	PA6 / PA7	TIM3 CH1/CH2 PWM
LED3 / LED4	PB0 / PB1	GPIO 推挽输出
APDS-9960 SCL / SDA	PB6 / PB7	I²C1，7 位地址 0x39
ESP-01S TX/RX	PA10 / PA9	USART1，115200 baud
SWD	PA13 / PA14	ST-Link 烧录调试

接线前请阅读 HARDWARE.md、BOM 和接线边界图。ESP-01S 需要稳定的 3.3 V 供电并与 STM32 共地；不要用 STM32 GPIO 直接驱动超出额定电流的灯或负载。

本地热点与接口

固件通过 ESP-01S 建立教学用本地热点：

SSID: TouchGesture
Password: 12345678
Address: http://192.168.4.1

这组值是公开的示例热点配置，不是用户真实 Wi-Fi 凭据。它只适合隔离的桌面教学环境；如用于现场演示，应在 include/config.h 中更换为独立密码后重新编译。

接口	返回内容
GET /	嵌入式状态页
GET /api/state	触摸、手势、LED、亮度与 APDS 摘要
GET /api/diag	APDS 初始化、FIFO 与方向差分诊断

HTTP 没有认证、TLS、会话或设备身份，且启用了 Access-Control-Allow-Origin: *。不要桥接到公网、校园网或不可信局域网。

构建

已验证基线：PlatformIO Core 6.1.19、ststm32@19.5.0、STM32CubeF1 1.8.6。

git clone https://github.com/rongyishuaige7/stm32-touch-gesture-control-system.git
cd stm32-touch-gesture-control-system
bash scripts/verify.sh

直接构建或通过 ST-Link 烧录：

pio run
pio run -t upload

CI Artifact 用于保留构建记录，保留期为 14 天。

目录

include/                 引脚、阈值和模块头文件
src/                     触摸、手势、APDS、LED、ESP 与主循环
hardware/                BOM 和接线边界图
scripts/                 敏感信息、仓库结构和一键门禁
tests/                   不依赖硬件的源码契约检查
docs/                    来源、协议、状态、验证和元数据
platformio.ini            固定版本的 PlatformIO 工程

注意事项

• 当前只证明源码结构、关键契约和固定环境构建；没有证明烧录、触摸可靠性、APDS 识别率、ESP AT 固件兼容性或 HTTP 运行；
• 没有当前实物照片、演示视频、EDA、PCB、Gerber 或制造文件；
• APDS 方向算法使用有限样本与固定阈值，没有准确率、距离、环境光或误触评估；
• HTTP 发送和部分 APDS 读取会阻塞主循环，不适合实时或安全控制；
• 内置 Web 页面是状态观察入口，不是远程控制接口；
• 未知路径会返回真实 HTTP 404，但本项目未实现更完整的请求方法和输入安全模型；
• 固件使用 HSI 8 MHz，不启用 PLL，PlatformIO 板卡元数据中的 72 MHz 不是本项目运行时钟证据。

许可证与教学使用

Rongyi 原创源码使用 MIT License。PlatformIO、STM32Cube 和工具链等第三方依赖的来源与许可证见 THIRD_PARTY_NOTICES.md。

欢迎用于课程实验、毕业设计参考和个人学习，但不要把本仓库或其文档原样冒充自己的课程设计、毕业设计或竞赛成果。引用重要代码、架构或文档时，请遵守许可证并注明来源。