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须知

MPR121的配置与使用的硬件非常相关，除非量产出来的完全一致的硬件，否则针对一个硬件调试好的配置到另一个硬件上不一定管用。这些记录旨在分享我调试过程中对这些参数的解读，以对其他使用MPR121的调试过程提供一些参考。本文中出现的具体数值可以作为一个起点，但仍然验证并修改以适配你的硬件配置。

因为我的物理结构都是手工焊、飞线和胶带固定的非常蛇皮，而未能CAD工业生产，所以我原样使用gsk大佬的配置测试的时候遇到了非常严重的按键黏连现象。所以请务必实际测试你的硬件对触摸的反馈数值。

我对这些设置的解读也不一定准确，欢迎探讨指正。

概览

以我的理解，MPR121的一次采样可以分为两个主要部分：测量和基线

测量数值(Filtered Data, 下记FD): 从电极测量并经过一系列过滤获得的反应当前的电容数值的ADC读数。
基线数值(Baseline Value, 下记BV): 控制器记忆的无触摸状态的参考数值

电极被触摸后电极到接地间的电容值会降低。控制器通过BV-FD来判断电极是否被触摸。以下的所有参数会设置测量方法、基线值的校准方法和判定触摸的方法。

ADC测量参数

// AFE Configurations
#define MPR121CONF_FFI  MPR121_FFI_6 ///< First Filter Iterations
#define MPR121CONF_CDC  16 ///< Charge Discharge Current
#define MPR121CONF_CDT  MPR121_CDT_500NS ///< Charge Discharge Time
#define MPR121CONF_SFI  MPR121_SFI_4 ///< Second Filter Iterations
#define MPR121CONF_ESI  MPR121_ESI_1MS ///< Electrode Sample Interval

AFE参数影响测量电容的过程，即FD的生成。这项设置的目标是使FD的取值适中以获得最大的分辨率。这项设置也是影响测量延迟的主要设置。

FFI: 第一层过滤使用的采样数，去掉最大最小求平均。设置为最低6个。
CDC: 充放电电流。设置为默认值16μA。这项设置会被下文自动初始化机制覆盖。
CDT: 充放电时间。设置为最小0.5μs。
SFI: 第二层过滤使用的采样数。设置为最低4个。
ESI: 第二层过滤采样的间隔时间。设置为最低1ms。

自动初始化

// Auto configuration settings
#define MPR121CONF_USL      156 ///< Up-Side Limit
#define MPR121CONF_LSL      101 ///< Low-Side Limit
#define MPR121CONF_TL       140 ///< Target Level
#define MPR121CONF_AFES     MPR121CONF_FFI  ///< Same as FFI
#define MPR121CONF_RETRY    MPR121_RETRY_0  ///< Number of retries
#define MPR121CONF_BVA      MPR121CONF_CL   ///< Same as CL
#define MPR121CONF_ARE      1   ///< Auto-reconfiguration enable
#define MPR121CONF_ACE      1   ///< Auto-configuration enable
#define MPR121CONF_SCTS     1   ///< Skip Charge Time Search
#define MPR121CONF_ACFIE    0   ///< Auto-configuration fail interrupt enable
#define MPR121CONF_ARFIE    0   ///< Auto-reconfiguration fail interrupt enable
#define MPR121CONF_OORIE    0   ///< Out-of-range interrupt enable

除了上文提到的全局CDC和CDT，MPR121还支持每个电极单独配置充放电电流和时间，而控制器还提供了自动测量并设置这些参数的功能，免去手动调试最优的配置。

USL, LSL, TL: 配置的最大值、最小值和目标值。官网推荐USL=255(Vdd-0.7)/Vdd, LSL=0.65USL, TL=0.9USL。按照实际Vdd=3.0设置时基线校准行为异常，原因未知。故设置为Vdd=1.7时的官网推荐值156, 101, 140。
AFES, BVA: 必须设置为FFI和CL
RETRY: 按照官网推荐设置为不重试。USL和LSL定义的区间过小时会自动设置失败进入OOR错误状态。不建议通过大量RETRY来暴力调整进一个小区间。
ARE, ACE: 运行自动配置和自动重配置。
SCTS: 跳过充电时间设置。为确保充电时间强制为最低，开启。
ACFIE, ARFIE, OORIE: 自动配置失败时生成中断。我完全没接中断线，故全部关闭。

触发阈值

// Thresholds
#define MPR121CONF_TTH  32  ///< Electrode touch threshold
#define MPR121CONF_RTH  32  ///< Electrode release threshold

TTH: 触发阈值。BV-FD>TTH时，电极转换为触摸状态。
RTH: 释放阈值。BV-FD<RTH时，电极转换为释放状态。

这两项设置影响触摸判定，数值和硬件配置非常相关，误差会导致过度反应、无响应或按键黏连。请测量你的FD在不被触摸时的变动幅度（噪音），被最小力度触碰时的反应幅度，和被缓慢按下并缓慢释放后回弹的位置。确保最小力度触碰时TTH阈值触发，缓慢释放时RTH阈值触发，以及TTH阈值不在噪音范围内。在没有误触和黏连可能范围内，应尽可能设置更小的阈值来获得最大的灵敏度。

注意RTH不能大于TTH。官网建议设置RTH<TTH来减少读数正好在阈值附近的抖动，我个人认为除非被硬件行为限制否则没有必要，设置为相同的数值即可。

去抖动

// De-bounce counts
#define MPR121CONF_DR   4   ///< Debounce number for release
#define MPR121CONF_DT   0   ///< Debounce number for touch

这两项设置用来减少因为噪音峰导致的短暂误触发和误释放。控制器连续读取到数次满足阈值的样本后才设置电极状态为触发或者释放。

DR: 触发状态下，连续获得DR个BV-FD<RTH样本后释放按键。短暂释放延迟不影响判定，设置为一个小数值以减少HOLD断连。
DT: 释放状态下，连续获得DT个BV-FD>TTH样本后触发按键。按下时间用于判定，为了最小化延迟设置为0。

基线动态校准

// Baseline filtering control
#define MPR121CONF_MHDR 1   ///< Rising Maximum Half Delta
#define MPR121CONF_NHDR 8   ///< Rising Noise Half Delta
#define MPR121CONF_NCLR 1   ///< Rising Noise Count Limit
#define MPR121CONF_FDLR 0   ///< Rising Filter Delay Count Limit
#define MPR121CONF_MHDF 1   ///< Falling Maximum Half Delta
#define MPR121CONF_NHDF 1   ///< Falling Noise Half Delta
#define MPR121CONF_NCLF 16  ///< Falling Noise Count Limit
#define MPR121CONF_FDLF 2   ///< Falling Filter Delay Count Limit
#define MPR121CONF_NHDT 0   ///< Touched Noise Half Delta
#define MPR121CONF_NCLT 0   ///< Touched Noise Count Limit
#define MPR121CONF_FDLT 0   ///< Touched Filter Delay Count Limit

基线动态校准机制（第三层过滤）使BV在环境发生变化(drifting)时动态调整，时刻反映正确的释放时的电容读数，避免长时间运行后因为缺乏初始化校准而出现不响应或者黏连。在电极处于释放状态时，BV会随着FD的读数而跟随变动（触摸状态时也可以校准，但没研究过直接禁用了），这些参数修改调整的行为。

一共有三种条件：

xxxR: 上升，释放状态FD>BV。
xxxF: 下降，释放状态FD<BV。
xxxT: 触摸。所有值设置为0禁用。

每种条件下有四个参数（触摸条件下MHD强制为无限）

MHD: 最大通过（不被过滤）的变化值，即噪音阈值。MHD越小，越细微的FD变化会被识别为环境变化而不是噪音，被计入修正BV的样本。
NHD: 当环境变化被检测到时改变BV的幅度。BV会以NHD的倍数朝FD的方向调整。NHD越小，BV的调整越精细平滑。
NCL: 类似去抖动，连续有的NCL个符合条件的样本后判定为环境变化并准备修正BV。NCL越大BV更新约迟缓。
FDL: 环境变化被检测到后等待FDL个样本再更新BV。FDL越大每次更新的时长越长。

基线动态校准的效果比较微妙：修改一个值从判定结果上来看可能看不出什么差别，但在各种边界条件下可能会导致各种细微的问题。我的策略是保守地向下调整，激进地向上调整。因为我观察到按下的过程中有时FD会先缓慢下降而不及触发阈值，导致BV被带着下降。回弹时只会回弹不足，而几乎没有情况下FD会过高。所以为了减小BV下降导致的触摸灵敏度下降，我设置了一个使BV易升难降的配置。具体的有效性还有待验证，我也无法确认我的理解一定符合实际，关于这个选项的配置欢迎探讨。

电极配置

// ECR Configurations
#define MPR121CONF_CL       MPR121_CL_INIT1 ///< Calibration Lock
#define MPR121CONF_ELEPROX  MPR121_ELEPROX_0  ///< proximity detection electrodes
#define MPR121CONF_ELE      8 ///< touch detection electrodes

CL: 是否启用基线动态校准，以及初始化方式。设置为开启，以第一次读数清除低5位作为初始值。
ELEPROX: 开启用于近距离检测的电极。不相关功能，关闭。
ELE: 开启用于触摸尖刺的电极。设置为电极0-7

注意ECR寄存器同时用来设置控制器的运行或停止。大部分寄存器的写入要求控制器处于停止状态（ECR设置为全0），故必须最后设置ECR，否则ECR之后的写入不会生效。

参考

MPR 121 Datasheets, https://www.nxp.com/products/no-longer-manufactured/proximity-capacitive-touch-sensor-controller:MPR121?&tab=Documentation_Tab