代码收藏家 STM32系列：触摸屏功能详解与实践
目前最常用的触摸屏有两种：电阻式触摸屏与电容式触摸屏。
电阻式触摸屏
在 Iphone 面世之前，几乎清一色的都是使用电阻式触摸屏，电阻式触摸屏利用压力感应进
行触点检测控制，需要直接应力接触，通过检测电阻来定位触摸位置。
电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合
薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）
导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、
在他们之间有许多细小的（小于 1/1000 英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指
触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在 X 和 Y 两个方向上产生
信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据获得的
位置模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。
电阻触摸屏的优点：精度高、价格便宜、抗干扰能力强、稳定性好。
电阻触摸屏的缺点：容易被划伤、透光性不太好、不支持多点触摸。
从以上介绍可知，触摸屏都需要一个 AD 转换器， 一般来说是需要一个控制器的。
ALIENTEK TFTLCD 模块选择的是四线电阻式触摸屏，这种触摸屏的控制芯片有很多，包括：
ADS7843、ADS7846、TSC2046、XPT2046 和 AK4182 等。这几款芯片的驱动基本上是一样的，也就是你只要写出了 ADS7843 的驱动，这个驱动对其他几个芯片也是有效的。而且封装也有一样的，完全 PIN TO PIN 兼容。所以在替换起来，很方便。
ALIENTEK TFTLCD 模块自带的触摸屏控制芯片为 XPT2046。XPT2046 是一款 4 导线制触
摸屏控制器，内含 12 位分辨率 125KHz 转换速率逐步逼近型 A/D 转换器。XPT2046 支持从 1.5V到 5.25V 的低电压 I/O 接口。XPT2046 能通过执行两次 A/D 转换查出被按的屏幕位置， 除此之外，还可以测量加在触摸屏上的压力。内部自带 2.5V 参考电压可以作为辅助输入、温度测量和电池监测模式之用，电池监测的电压范围可以从 0V 到 6V。XPT2046 片内集成有一个温度传感器。 在 2.7V 的典型工作状态下，关闭参考电压，功耗可小于 0.75mW。XPT2046 采用微小的封装形式：TSSOP-16,QFN-16(0.75mm 厚度)和 VFBGA－48。工作温度范围为-40℃～+85℃。该芯片完全是兼容 ADS7843 和 ADS7846 的。
电容式触摸屏
现在几乎所有智能手机，包括平板电脑都是采用电容屏作为触摸屏，电容屏是利用人体感
应进行触点检测控制，不需要直接接触或只需要轻微接触，通过检测感应电流来定位触摸坐标。
ALIENTEK 4.3/7 寸 TFTLCD 模块自带的触摸屏采用的是电容式触摸屏。
电容式触摸屏主要分为两种：
1、 表面电容式电容触摸屏。
表面电容式触摸屏技术是利用 ITO(铟锡氧化物，是一种透明的导电材料)导电膜，通过电
场感应方式感测屏幕表面的触摸行为进行。但是表面电容式触摸屏有一些局限性，它只能识别
一个手指或者一次触摸。
2、 投射式电容触摸屏。
投射电容式触摸屏是传感器利用触摸屏电极发射出静电场线。一般用于投射电容传感技术
的电容类型有两种：自我电容和交互电容。
自我电容又称绝对电容，是最广为采用的一种方法，自我电容通常是指扫描电极与地构成
的电容。在玻璃表面有用 ITO 制成的横向与纵向的扫描电极，这些电极和地之间就构成一个电
容的两极。当用手或触摸笔触摸的时候就会并联一个电容到电路中去，从而使在该条扫描线上
的总体的电容量有所改变。在扫描的时候，控制 IC 依次扫描纵向和横向电极，并根据扫描前后的电容变化来确定触摸点坐标位置。笔记本电脑触摸输入板就是采用的这种方式，笔记本电脑的输入板采用 XY 的传感电极阵列形成一个传感格子，当手指靠近触摸输入板时，在手指和传感电极之间产生一个小量电荷。采用特定的运算法则处理来自行、列传感器的信号来确定手指的位置。
交互电容又叫做跨越电容，它是在玻璃表面的横向和纵向的 ITO 电极的交叉处形成电容。
交互电容的扫描方式就是扫描每个交叉处的电容变化，来判定触摸点的位置。当触摸的时候就
会影响到相邻电极的耦合，从而改变交叉处的电容量，交互电容的扫面方法可以侦测到每个交
叉点的电容值和触摸后电容变化，因而它需要的扫描时间与自我电容的扫描方式相比要长一些，需要扫描检测 XY 根电极。目前智能手机/平板电脑等的触摸屏，都是采用交互电容技术。
透射式电容触摸屏采用纵横两列电极组成感应矩阵，来感应触摸。以两个交叉的电极矩阵，
即： X 轴电极和 Y 轴电极，来检测每一格感应单元的电容变化。
示意图中的电极，实际是透明的，这里是为了方便大家理解。图中，X、Y 轴的透明电极
电容屏的精度、分辨率与 X、Y 轴的通道数有关，通道数越多，精度越高。以上就是电容触摸
屏的基本原理，接下来看看电容触摸屏的优缺点：
电容触摸屏的优点：手感好、无需校准、支持多点触摸、透光性好。
电容触摸屏的缺点：成本高、精度不高、抗干扰能力差。
这里特别提醒大家电容触摸屏对工作环境的要求是比较高的，在潮湿、多尘、高低温环境
下面，都是不适合使用电容屏的。
电容触摸屏一般都需要一个驱动 IC 来检测电容触摸，且一般是通过 IIC 接口输出触摸数据
的。ALIENTEK 7’ TFTLCD 模块的电容触摸屏，采用的是 1510 的驱动结构（10 个感应通道，15 个驱动通道），采用的是 GT811/FT5206 做为驱动 IC。ALIENTEK 4.3’ TFTLCD 模块有两种成触摸屏：1，使用 OTT2001A 作为驱动 IC，采用 138 的驱动结构（8 个感应通道，13 个驱动通道）；2，使用 GT9147 作为驱动 IC，采用 17*10 的驱动结构（10 个感应通道，17 个驱动通道）。
这两个模块都只支持最多 5 点触摸，本例程支持 ALIENTEK 的 4.3 寸屏模块和新版的 7 寸
屏模块（采用 SSD1963+FT5206 方案），电容触摸驱动 IC，这里只介绍 OTT2001A 和 GT9147，GT811/FT5206 的驱动方法同这两款 IC 是类似的。
OTT2001A触摸屏驱动
OTT2001A 是台湾旭曜科技生产的一颗电容触摸屏驱动 IC，最多支持 208 个通道。支持
SPI/IIC 接口，在 ALIENTEK 4.3’ TFTLCD 电容触摸屏上，OTT2001A 只用了 104 个通道，采
用 IIC 接口。IIC 接口模式下，该驱动 IC 与 STM32F1 的连接仅需要 4 根线：SDA、SCL、RST和 INT，SDA 和 SCL 是 IIC 通信用的，RST 是复位脚（低电平有效），INT 是中断输出信号。
OTT2001A 的器件地址为 0X59（不含最低位，换算成读写命令则是读：0XB3，写：0XB2），接下来，介绍一下 OTT2001A 的几个重要的寄存器。
1.手势 ID 寄存器
手势 ID 寄存器（00H）用于告诉 MCU，哪些点有效，哪些点无效，从而读取对应的数据
OTT2001A 支持最多 5 点触摸，所以表中只有 5 个位用来表示对应点坐标是否有效，其余
位为保留位（读为 0），通过读取该寄存器，我们可以知道哪些点有数据，哪些点无数据，如果读到的全是 0，则说明没有任何触摸。
2. 传感器控制寄存器（ODH）
传感器控制寄存器（ODH），该寄存器也是 8 位，仅最高位有效，其他位都是保留，当最
高位为 1 的时候，打开传感器（开始检测），当最高位设置为 0 的时候，关闭传感器（停止检测）。
3. 坐标数据寄存器（共 20 个）
坐标数据寄存器总共有 20 个，每个坐标占用 4 个寄存器，坐标寄存器与坐标的对应关系如
表。
从表中可以看出，每个坐标的值，可以通过 4 个寄存器读出，比如读取坐标 1（X1，Y1），
我们则可以读取 01H~04H，就可以知道当前坐标 1 的具体数值了，这里我们也可以只发送寄存器 01，然后连续读取 4 个字节，也可以正常读取坐标 1，寄存器地址会自动增加，从而提高读取速度。
OTT2001A 只需要经过简单的初始化就可以正常使用了，初始化流程：复位→延时 100ms→释放复位→设置传感器控制寄存器的最高位位 1，开启传感器检查。
另外，OTT2001A 有两个地方需要特别注意一下：
1， OTT2001A 的寄存器是 8 位的，但是发送的时候要发送 16 位（高八位有效），才可
以正常使用。
2， OTT2001A 的输出坐标，默认是以：X 坐标最大值是 2700，Y 坐标最大值是 1500
的分辨率输出的，也就是输出范围为：X：02700，Y：01500；MCU 在读取到坐
标后，必须根据 LCD 分辨率做一个换算，才能得到真实的 LCD 坐标。
GT9147触摸屏驱动
该芯片是深圳汇顶科技研发的一颗电容触摸屏驱动 IC，支持 100Hz 触点扫描频率，支持 5 点触摸，支持 18*10 个检测通道，适合小于 4.5 寸的电容触摸屏使用。
和 OTT2001A 一样，GT9147 与 MCU 连接也是通过 4 根线：SDA、SCL、RST 和 INT。不
过，GT9147 的 IIC 地址，可以是 0X14 或者 0X5D，当复位结束后的 5ms 内，如果 INT 是高电平，则使用 0X14 作为地址，否则使用 0X5D 作为地址。本章我们使用 0X14 作为器件地址（不含最低位，换算成读写命令则是读：0X29，写：0X28），接下来，介绍一下 GT9147 的几个重要的寄存器。
1，控制命令寄存器（0X8040）
该寄存器可以写入不同值，实现不同的控制，我们一般使用 0 和 2 这两个值，写入 2，即
可软复位 GT9147，在硬复位之后，一般要往该寄存器写 2，实行软复位。然后，写入 0，即可正常读取坐标数据（并且会结束软复位）。
2，配置寄存器组（0X8047~0X8100）
这里共 186 个寄存器，用于配置 GT9147 的各个参数，这些配置一般由厂家提供给我们（一
个数组），所以我们只需要将厂家给我们的配置，写入到这些寄存器里面，即可完成 GT9147 的配置。由于 GT9147可以保存配置信息（可写入内部FLASH，从而不需要每次上电都更新配置），我们有几点注意的地方提醒大家：1，0X8047 寄存器用于指示配置文件版本号，程序写入的版本号，必须大于等于 GT9147 本地保存的版本号，才可以更新配置。2，0X80FF 寄存器用于存储校验和，使得 0X8047~0X80FF 之间所有数据之和为 0。3，0X8100 用于控制是否将配置保存在本地，写 0，则不保存配置，写 1 则保存配置。
3.产品 ID 寄存器（0X8140~0X8143）
这里总共由 4 个寄存器组成，用于保存产品 ID，对于 GT9147，这 4 个寄存器读出来就是：
9，1，4，7 四个字符（ASCII 码格式）。因此，我们可以通过这 4 个寄存器的值，来判断驱动IC 的型号，从而判断是 OTT2001A 还是 GT9147，以便执行不同的初始化。
4.状态寄存器（0X814E）
这里，我们仅关心最高位和最低 4 位，最高位用于表示 buffer 状态，如果有数据（坐标/
按键），buffer 就会是 1，最低 4 位用于表示有效触点的个数，范围是：0~5，0，表示没有触摸，5 表示有 5 点触摸。这和前面 OTT2001A 的表示方法稍微有点区别，OTT2001A 是每个位表示一个触点，这里是有多少有效触点值就是多少。最后，该寄存器在每次读取后，如果 bit7 有效，则必须写 0，清除这个位，否则不会输出下一次数据！！这个要特别注意！！！
5.坐标数据寄存器（共 30 个）
这里共分成 5 组（5 个点），每组 6 个寄存器存储数据，以触点 1 的坐标数据寄存器组为例，
我们一般只用到触点的 x，y 坐标，所以只需要读取 0X8150~0X8153 的数据，组合即可得
到触点坐标。其他 4 组分别是：0X8158、0X8160、0X8168 和 0X8170 等开头的 16 个寄存器组成，分别针对触点 2~4 的坐标。同样 GT9147 也支持寄存器地址自增，我们只需要发送寄存器组的首地址，然后连续读取即可，GT9147 会自动地址自增，从而提高读取速度。
GT9147 只需要经过简单的初始化就可以正常使用了，初始化流程：硬复位→延时 10ms→
结束硬复位→设置 IIC 地址→延时 100ms→软复位→更新配置（需要时）→结束软复位。此时
GT9147 即可正常使用了。
然后，我们不停的查询 0X814E 寄存器，判断是否有有效触点，如果有，则读取坐标数据
寄存器，得到触点坐标，特别注意，如果 0X814E 读到的值最高位为 1，就必须对该位写 0，否则无法读到下一次坐标数据。
TFTLCD 模块的触摸屏（电阻触摸屏）总共有 5 根线与 STM32连接。
软件设计
打开触摸屏实验工程可以发现，我们在工程中添加了 touch.c、touch.h、ctiic.c、ctiic.h、
ott2001a.c 和 ott2001a.h 等六个文件，并保存在 TOUCH 分组下面。其中，touch.c 和 touch.h 是电阻触摸屏部分的代码，顺带兼电容触摸屏的管理控制，其他则是电容触摸屏部分的代码。
打开 touch.c 文件，在里面输入与触摸屏相关的代码（主要是电阻触摸屏的代码）。
TP_Read_XY2 函数
该函数专门用于从电阻式触摸屏控制 IC 读取坐标的值（0~4095），TP_Read_XY2 的代码如下：
//连续 2 次读取触摸屏 IC,且这两次的偏差不能超过
//ERR_RANGE,满足条件,则认为读数正确,否则读数错误.
//该函数能大大提高准确度
//x,y:读取到的坐标值
//返回值:0,失败;1,成功。
#define ERR_RANGE 50 //误差范围
u8 TP_Read_XY2(u16 *x,u16 *y)
{
u16 x1,y1; u16 x2,y2;
u8 flag;
flag=TP_Read_XY(&x1,&y1);
if(flag==0)return(0);
flag=TP_Read_XY(&x2,&y2);
if(flag==0)return(0);
if(((x2<=x1&&x1<x2+ERR_RANGE)||(x1<=x2&&x2<x1+ERR_RANGE))//两次对比
&&((y2<=y1&&y1<y2+ERR_RANGE)||(y1<=y2&&y2<y1+ERR_RANGE)))
{
*x=(x1+x2)/2;
*y=(y1+y2)/2;
return 1;
}else return 0;
}
该函数采用了一个非常好的办法来读取屏幕坐标值，就是连续读两次，两次读取的值之差
不能超过一个特定的值（ERR_RANGE），通过这种方式，我们可以大大提高触摸屏的准确度。另外该函数调用的 TP_Read_XY 函数，用于单次读取坐标值。
TP_Adjust函数
//校准点参数：(0,1)与(2,3)，(0,2)与(1,3),(1,2)与(0,3)，这三组点的距离
const u8 TP_ADJDIS_TBL[3][4]={{0,1,2,3},{0,2,1,3},{1,2,0,3}};//校准距离计算表
//触摸屏校准代码
//得到四个校准参数
void TP_Adjust(void)
{
u16 pos_temp[4][2];//坐标缓存值
u8 cnt=0; u16 d1,d2;
float fac; u16 outtime=0;
u32 tem1,tem2;
LCD_Clear(WHITE); //清屏
POINT_COLOR=BLUE; //蓝色
LCD_ShowString(40,40,160,100,16,(u8*)TP_REMIND_MSG_TBL);//显示提示信息
TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);//画点 1
tp_dev.sta=0;//消除触发信号
tp_dev.xfac=0;//xfac 用来标记是否校准过,所以校准之前必须清掉!以免错误
while(1)//如果连续 10 秒钟没有按下,则自动退出
{
READJ:
tp_dev.scan(1);//扫描物理坐标
if((tp_dev.sta&0xc0)==TP_CATH_PRES)//按键按下了一次(此时按键松开了.)
{
outtime=0;
tp_dev.sta&=~(1<<6); //标记按键已经被处理过了.
pos_temp[cnt][0]=tp_dev.x[0];
pos_temp[cnt][1]=tp_dev.y[0];
cnt++;
switch(cnt)
{
case 1:
TP_Drow_Touch_Point(20,20,WHITE); //清除点 1
TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,20,RED); //画点 2
break;
case 2:
TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,20,WHITE); //清除点 2
TP_Drow_Touch_Point(20,lcddev.height-20,RED); //画点 3
break;
case 3:
TP_Drow_Touch_Point(20,lcddev.height-20,WHITE); /清除点 3
TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,RED);//点 4
break;
case 4: //全部四个点已经得到
for(cnt=0;cnt<3;cnt++)//计算三组点的距离是否在允许范围内？
{
tem1=abs(pos_temp[TP_ADJDIS_TBL[cnt][0]][0]-pos_temp
[TP_ADJDIS_TBL[cnt][1]][0]);//x1-x2/x1-x3/x2-x3
tem2=abs(pos_temp[TP_ADJDIS_TBL[cnt][0]][1]-pos_temp
[TP_ADJDIS_TBL[cnt][1]][1]);//y1-y2/y1-y3/y2-y3
tem1*=tem1; tem2*=tem2;
d1=sqrt(tem1+tem2);//得到两点之间的距离
tem1=abs(pos_temp[TP_ADJDIS_TBL[cnt][2]][0]-pos_temp
[TP_ADJDIS_TBL[cnt][3]][0]);//x3-x4/x2-x4/x1-x4
tem2=abs(pos_temp[TP_ADJDIS_TBL[cnt][2]][1]-pos_temp
[TP_ADJDIS_TBL[cnt][3]][1]);//y3-y4/y2-y4/y1-y4
tem1*=tem1; tem2*=tem2;
d2=sqrt(tem1+tem2);//得到两点之间的距离
fac=(float)d1/d2;
if(fac<0.95||fac>1.05||d1==0||d2==0)//不合格
{
cnt=0;
TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,
WHITE); //清除点 4
TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED); //画点 1
TP_Adj_Info_Show(pos_temp[0][0],pos_temp[0][1],
pos_temp[1][0],pos_temp[1][1],pos_temp[2][0],
pos_temp[2][1],pos_temp[3][0],pos_temp[3][1],fac*100);
goto READJ; //不合格，重新校准
}
}
//正确了
tp_dev.xfac=(float)(lcddev.width-40)/(pos_temp[1][0]-
pos_temp[0][0]);//得到 xfac
tp_dev.xoff=(lcddev.width-tp_dev.xfac*(pos_temp[1][0]+
pos_temp[0][0]))/2;//得到 xoff
tp_dev.yfac=(float)(lcddev.height-40)/(pos_temp[2][1]-
pos_temp[0][1]);//得到 yfac
tp_dev.yoff=(lcddev.height-tp_dev.yfac*(pos_temp[2][1]+
pos_temp[0][1]))/2;//得到 yoff
if(abs(tp_dev.xfac)>2||abs(tp_dev.yfac)>2)//触屏和预设的相反了.
{
cnt=0;
TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,
WHITE); //清除点 4
TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED); //画点 1
LCD_ShowString(40,26,lcddev.width,lcddev.height,16,
"TP Need readjust!");
tp_dev.touchtype=!tp_dev.touchtype;//修改触屏类型.
if(tp_dev.touchtype)//X,Y 方向与屏幕相反
{
CMD_RDX=0X90; CMD_RDY=0XD0;
}else { CMD_RDX=0XD0; CMD_RDY=0X90; }//与屏相同
continue;
}
POINT_COLOR=BLUE;
LCD_Clear(WHITE);//清屏
LCD_ShowString(35,110,lcddev.width,lcddev.height,16,
"Touch Screen Adjust OK!");//校正完成
delay_ms(1000); TP_Save_Adjdata();
LCD_Clear(WHITE);//清屏
return;//校正完成
}
}
delay_ms(10); outtime++;
if(outtime>1000) { TP_Get_Adjdata();break; }
}
}
TP_Adjust 是此部分最核心的代码，在这里，给大家介绍一下我们这里所使用的触摸屏校
正原理：我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则
是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的
特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐
标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的
原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就是
触摸屏最怕出现的问题：漂移。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现并不是很严重。所以很多应用触摸屏的系统启动后，进入应用程序前，先要执行校准程序。 通常应用程序中使用的 LCD 坐标是以像素为单位的。比如说：左上角的坐标是一组非 0 的数值，比如（20，20），而右下角的坐标为（220，300）。这些点的坐标都是以像素为单位的，而从触摸屏中读出的是点的物理坐标，其坐标轴的方向、XY 值的比例因子、偏移量都与 LCD 坐标不同，所以，需要在程序中把物理坐标首先转换为像素坐标，然后再赋给 POS 结构，达到坐标转换的目的。
校正思路：在了解了校正原理之后，我们可以得出下面的一个从物理坐标到像素坐标的转
换关系式：
LCDx=xfac*Px+xoff；
LCDy=yfac*Py+yoff；
其中(LCDx,LCDy)是在 LCD 上的像素坐标，（Px,Py）是从触摸屏读到的物理坐标。xfac，
yfac 分别是 X 轴方向和 Y 轴方向的比例因子，而 xoff 和 yoff 则是这两个方向的偏移量。
这样我们只要事先在屏幕上面显示 4 个点（这四个点的坐标是已知的），分别按这四个点就
可以从触摸屏读到 4 个物理坐标，这样就可以通过待定系数法求出 xfac、yfac、xoff、yoff 这四个参数。我们保存好这四个参数，在以后的使用中，我们把所有得到的物理坐标都按照这个关系式来计算，得到的就是准确的屏幕坐标。达到了触摸屏校准的目的。
TP_Adjust 就 是根 据 上面 的 原理 设 计的 校准函 数 ，注 意 该函 数里面 多 次使 用 了
lcddev.width和lcddev.height，用于坐标设置，主要是为了兼容不同尺寸的LCD（比如320240、480320 和 800*480 的屏都可以兼容）。
TP_Init函数
该函数根据 LCD 的 ID（即 lcddev.id）判别是电阻屏还是电容屏，执行不同的初始化，该函数代码如下：
/触摸屏初始化
//返回值:0,没有进行校准
// 1,进行过校准
u8 TP_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//GPIO
if(lcddev.id==0X5510) //4.3 寸电容触摸屏
{
if(GT9147_Init()==0) //是 GT9147
{
tp_dev.scan=GT9147_Scan; //扫描函数指向 GT9147 触摸屏扫描
}else
{
OTT2001A_Init();
tp_dev.scan=OTT2001A_Scan; //扫描函数指向 OTT2001A 触摸屏扫描
}
tp_dev.touchtype|=0X80; //电容屏
tp_dev.touchtype|=lcddev.dir&0X01;//横屏还是竖屏
return 0;
}else if(lcddev.id==0X1963) //7 寸电容触摸屏
{
FT5206_Init();
tp_dev.scan=FT5206_Scan; //扫描函数指向 GT9147 触摸屏扫描
tp_dev.touchtype|=0X80; //电容屏
tp_dev.touchtype|=lcddev.dir&0X01;//横屏还是竖屏
return 0;
}else
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |
RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
//GPIOC->ODR|=0X200f; //PC0~3 13 全部上拉
TP_Read_XY(&tp_dev.x[0],&tp_dev.y[0]);//第一次读取初始化
AT24CXX_Init();//初始化 24CXX
if(TP_Get_Adjdata())return 0;//已经校准
else //未校准?
{
LCD_Clear(WHITE);//清屏
TP_Adjust(); //屏幕校准
TP_Save_Adjdata();
}
TP_Get_Adjdata();
}
return 1;
}
该函数比较简单，重点说一下：tp_dev.scan，这个结构体函数指针，默认是指向 TP_Scan
的，如果是电阻屏则用默认的即可，如果是电容屏，则指向新的扫描函数 GT9147_Scan、
OTT2001A_Scan 或 FT5206_Scan（根据芯片 ID 判断到底指向那个），执行电容触摸屏的扫描函数。
touch.h
#ifndef __TOUCH_H__
#define __TOUCH_H__
#include "sys.h"
#include "ott2001a.h"
#include "gt9147.h"
#include "ft5206.h"
#define TP_PRES_DOWN 0x80 //触屏被按下
#define TP_CATH_PRES 0x40 //有按键按下了
#define CT_MAX_TOUCH 5 //电容屏支持的点数,固定为 5 点
//触摸屏控制器
typedef struct
{
u8 (*init)(void); //初始化触摸屏控制器
u8 (*scan)(u8); //扫描触摸屏.0,屏幕扫描;1,物理坐标;
void (*adjust)(void); //触摸屏校准
u16 x[CT_MAX_TOUCH]; //当前坐标
u16 y[CT_MAX_TOUCH]; //电容屏有最多 5 组坐标,电阻屏则用 x[0],y[0]代表:
//此次扫描时,触屏的坐标,用 x[4],y[4]存储第一次按下时的坐标.
u8 sta; //笔的状态
//b7:按下 1/松开 0;
//b6:0,没有按键按下;1,有按键按下.
//b5:保留
//b4~b0:电容触摸屏按下的点数(0,未按下,1 按下)
float xfac;
float yfac;
short xoff;
short yoff;
//新增的参数,当触摸屏的左右上下完全颠倒时需要用到.
//b0:0,竖屏(适合左右为 X 坐标,上下为 Y 坐标的 TP)
// 1,横屏(适合左右为 Y 坐标,上下为 X 坐标的 TP)
//b1~6:保留.
//b7:0,电阻屏
// 1,电容屏
u8 touchtype;
}_m_tp_dev;
extern _m_tp_dev tp_dev; //触屏控制器在 touch.c 里面定义
//与触摸屏芯片连接引脚
#define PEN PCin(1) //PC1 INT
#define DOUT PCin(2) //PC2 MISO
#define TDIN PCout(3) //PC3 MOSI
#define TCLK PCout(0) //PC0 SCLK
#define TCS PCout(13) //PC13 CS
//电阻屏函数
void TP_Write_Byte(u8 num); //向控制芯片写入一个数据
u16 TP_Read_AD(u8 CMD); //读取 AD 转换值
u16 TP_Read_XOY(u8 xy); //带滤波的坐标读取(X/Y)
u8 TP_Read_XY(u16 *x,u16 *y); //双方向读取(X+Y)
u8 TP_Read_XY2(u16 *x,u16 *y); //带加强滤波的双方向坐标读取
void TP_Drow_Touch_Point(u16 x,u16 y,u16 color); //画一个坐标校准点
void TP_Draw_Big_Point(u16 x,u16 y,u16 color); //画一个大点
void TP_Save_Adjdata(void); //保存校准参数
u8 TP_Get_Adjdata(void); //读取校准参数
void TP_Adjust(void); //触摸屏校准
void TP_Adj_Info_Show(u16 x0,u16 y0,u16 x1,u16 y1,u16 x2,u16 y2,u16 x3,u16 y3,u16 fac);
//电阻屏/电容屏 共用函数
u8 TP_Scan(u8 tp); //扫描
u8 TP_Init(void); //初始化
#endif
我们重点看看_m_tp_dev 结构体，改结构体用于管理和记录触摸屏（包括电阻
触摸屏与电容触摸屏）相关信息。通过结构体，在使用的时候，我们一般直接调用 tp_dev 的相关成员函数/变量屏即可达到需要的效果，这种设计简化了接口，且方便管理和维护，大家可以效仿一下。
接下来看看文件 ott2001a.c内容：
//向 OTT2001A 写入一次数据
//reg:起始寄存器地址
//buf:数据缓缓存区
//len:写数据长度
//返回值:0,成功;1,失败.
u8 OTT2001A_WR_Reg(u16 reg,u8 *buf,u8 len)
{
u8 i; u8 ret=0;
CT_IIC_Start();
CT_IIC_Send_Byte(OTT_CMD_WR);CT_IIC_Wait_Ack(); //发送写命令
CT_IIC_Send_Byte(reg>>8); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送高 8 位地址
CT_IIC_Send_Byte(reg&0XFF); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送低 8 位地址
for(i=0;i<len;i++)
{
CT_IIC_Send_Byte(buf[i]); //发数据
ret=CT_IIC_Wait_Ack();
if(ret)break;
}
CT_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return ret;
}
//从 OTT2001A 读出一次数据
//reg:起始寄存器地址
//buf:数据缓缓存区
//len:读数据长度
void OTT2001A_RD_Reg(u16 reg,u8 *buf,u8 len)
{
u8 i;
CT_IIC_Start();
CT_IIC_Send_Byte(OTT_CMD_WR); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送写命令
CT_IIC_Send_Byte(reg>>8); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送高 8 位地址
CT_IIC_Send_Byte(reg&0XFF); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送低 8 位地址
CT_IIC_Start();
CT_IIC_Send_Byte(OTT_CMD_RD); CT_IIC_Wait_Ack(); //发送读命令
for(i=0;i<len;i++) buf[i]=CT_IIC_Read_Byte(i==(len-1)?0:1); //发数据
CT_IIC_Stop();//产生一个停止条件
}
//传感器打开/关闭操作
//cmd:1,打开传感器;0,关闭传感器
void OTT2001A_SensorControl(u8 cmd)
{
u8 regval=0X00;
if(cmd)regval=0X80;
OTT2001A_WR_Reg(OTT_CTRL_REG,®val,1);
}
//初始化触摸屏
//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败
u8 OTT2001A_Init(void)
{
u8 regval=0;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//使能 PORTC 时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //PC1 输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13; //PC13 推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);
CT_IIC_Init(); //初始化电容屏的 I2C 总线
OTT_RST=0; delay_ms(100); //复位
OTT_RST=1; //释放复位
OTT2001A_SensorControl(1); //打开传感器
OTT2001A_RD_Reg(OTT_CTRL_REG,®val,1);//读寄存器,以判断I2C通信是否正常
printf("CTP ID:%x\r\n",regval);
if(regval&0x80)return 0;
return 1;
}
//电容触摸屏 5 个坐标数据寄存器的首地址
const u16 OTT_TPX_TBL[5]={OTT_TP1_REG,OTT_TP2_REG,OTT_TP3_REG,
OTT_TP4_REG,OTT_TP5_REG};
//扫描触摸屏(采用查询方式)
//mode:0,正常扫描.
//返回值:当前触屏状态.
//0,触屏无触摸;1,触屏有触摸
u8 OTT2001A_Scan(u8 mode)
{
u8 buf[4];
u8 i=0;
u8 res=0;
static u8 t=0;//控制查询间隔,从而降低 CPU 占用率
t++;
if((t%10)==0||t<10)//空闲时,每 10 次才检测 1 次,从而节省 CPU 使用率
{
OTT2001A_RD_Reg(OTT_GSTID_REG,&mode,1);//读取触摸点的状态
if(mode&0X1F)
{
tp_dev.sta=(mode&0X1F)|TP_PRES_DOWN|TP_CATH_PRES;
for(i=0;i<5;i++)
{
if(tp_dev.sta&(1<<i)) //触摸有效?
{
OTT2001A_RD_Reg(OTT_TPX_TBL[i],buf,4); //读取 XY 坐标值
if(tp_dev.touchtype&0X01)//横屏
{
tp_dev.y[i]=(((u16)buf[2]<<8)+buf[3])*OTT_SCAL_Y;
tp_dev.x[i]=800-((((u16)buf[0]<<8)+buf[1])*OTT_SCAL_X);
}else
{
tp_dev.x[i]=(((u16)buf[2]<<8)+buf[3])*OTT_SCAL_Y;
tp_dev.y[i]=(((u16)buf[0]<<8)+buf[1])*OTT_SCAL_X;
}
//printf("x[%d]:%d,y[%d]:%d\r\n",i,tp_dev.x[i],i,tp_dev.y[i]);
}
}
res=1;
if(tp_dev.x[0]==0 && tp_dev.y[0]==0)mode=0; //读到的数据都是 0,则忽略
t=0; //触发一次,则会最少连续监测 10 次,从而提高命中率
}
}
if((mode&0X1F)==0)//无触摸点按下
{
if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) //之前是被按下的
{
tp_dev.sta&=~(1<<7); //标记按键松开
}else //之前就没有被按下
{
tp_dev.x[0]=0xffff;
tp_dev.y[0]=0xffff;
tp_dev.sta&=0XE0;//清除点有效标记
}
}
if(t>240)t=10;//重新从 10 开始计数
return res;
}
其中 OTT2001A_WR_Reg 和 OTT2001A_RD_Reg 分别用于读写OTT2001A 芯片，这里特别注意寄存器地址是 16 位的，与 OTT2001A 手册介绍的是有出入的，必须 16 位才能正常操作。另外，重点介绍下 OTT2001A_Scan 函数，OTT2001A_Scan 函数用于扫描电容触摸屏是否有按键按下，由于我们不是用的中断方式来读取 OTT2001A 的数据的，而是采用查询的方式，所以这里使用了一个静态变量来提高效率，当无触摸的时候，尽量减少对 CPU 的占用，当有触摸的时候，又保证能迅速检测到。至于对 OTT2001A 数据的读取，则完全是我们在上面介绍的方法，先读取手势 ID 寄存器（OTT_GSTID_REG），判断是不是有有效数据，如果有，则读取，否则直接忽略，继续后面的处理。
其他的函数我们这里就不多介绍了，接下来看下 gt9147.c 里面的代码，这里我们仅介绍
GT9147_Init 和 GT9147_Scan 两个函数，代码如下：
//初始化 GT9147 触摸屏
//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败
u8 GT9147_Init(void)
{
u8 temp[5];
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//使能 PC 端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_13;// PC1 和 PC13 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1); //输出 1
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); //输出 1
CT_IIC_Init(); //初始化电容屏的 I2C 总线
GT_RST=0; //复位
delay_ms(10);
GT_RST=1; //释放复位
delay_ms(10);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1; //PC1 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD; //下拉输入
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //PC1 下拉输入
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_1); //下拉 delay_ms(100);
GT9147_RD_Reg(GT_PID_REG,temp,4);//读取产品 ID
temp[4]=0;
printf("CTP ID:%s\r\n",temp); //打印 ID
if(strcmp((char*)temp,"9147")==0)//ID==9147
{
temp[0]=0X02;
GT9147_WR_Reg(GT_CTRL_REG,temp,1);//软复位 GT9147
GT9147_RD_Reg(GT_CFGS_REG,temp,1);//读取 GT_CFGS_REG 寄存器
if(temp[0]<0X60)//默认版本比较低,需要更新 flash 配置
{
printf("Default Ver:%d\r\n",temp[0]);
GT9147_Send_Cfg(1);//更新并保存配置
}
delay_ms(10);
temp[0]=0X00;
GT9147_WR_Reg(GT_CTRL_REG,temp,1);//结束复位
return 0;
}
return 1;
}
const u16 GT9147_TPX_TBL[5]={GT_TP1_REG,GT_TP2_REG,GT_TP3_REG,
GT_TP4_REG,GT_TP5_REG};
//扫描触摸屏(采用查询方式)
//mode:0,正常扫描.
//返回值:当前触屏状态.
//0,触屏无触摸;1,触屏有触摸
u8 GT9147_Scan(u8 mode)
{
u8 buf[4];
u8 i=0;
u8 res=0;
u8 temp;
static u8 t=0;//控制查询间隔,从而降低 CPU 占用率
t++;
if((t%10)==0||t<10)//空闲时,每进入 10 次才检测 1 次,从而节省 CPU 使用率
{
GT9147_RD_Reg(GT_GSTID_REG,&mode,1);//读取触摸点的状态
if((mode&0XF)&&((mode&0XF)<6))
{
temp=0XFF<<(mode&0XF);//将点的个数转换为 1 的位数,匹配 tp_dev.sta 定义
tp_dev.sta=(~temp)|TP_PRES_DOWN|TP_CATH_PRES;
for(i=0;i<5;i++)
{
if(tp_dev.sta&(1<<i)) //触摸有效?
{
GT9147_RD_Reg(GT9147_TPX_TBL[i],buf,4); //读取 XY 坐标值
if(tp_dev.touchtype&0X01)//横屏
{
tp_dev.y[i]=((u16)buf[1]<<8)+buf[0];
tp_dev.x[i]=800-(((u16)buf[3]<<8)+buf[2]);
}else
{
tp_dev.x[i]=((u16)buf[1]<<8)+buf[0];
tp_dev.y[i]=((u16)buf[3]<<8)+buf[2];
}
//printf("x[%d]:%d,y[%d]:%d\r\n",i,tp_dev.x[i],i,tp_dev.y[i]);
}
}
res=1;
if(tp_dev.x[0]==0 && tp_dev.y[0]==0)mode=0; //读到的数据都是 0,则忽略
t=0; //触发一次,则会最少连续监测 10 次,从而提高命中率
}
if(mode&0X80&&((mode&0XF)<6))
{
temp=0;
GT9147_WR_Reg(GT_GSTID_REG,&temp,1);//清标志
}
}
if((mode&0X8F)==0X80)//无触摸点按下
{
if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) //之前是被按下的
{
tp_dev.sta&=~(1<<7); //标记按键松开
}else //之前就没有被按下
{
tp_dev.x[0]=0xffff;
tp_dev.y[0]=0xffff;
tp_dev.sta&=0XE0;//清除点有效标记
}
}
if(t>240)t=10;//重新从 10 开始计数
return res;
}
GT9147_Init 用于初始化 GT9147，该函数通过读取 0X8140~0X8143 这 4 个寄存
器，并判断是否是：“9147”,来确定是不是 GT9147 芯片，在读取到正确的 ID 后，软复位 GT9147，然后根据当前芯片版本号，确定是否需要更新配置，通过 GT9147_Send_Cfg 函数，发送配置信息（一个数组），配置完后，结束软复位，即完成 GT9147 初始化。GT9147_Scan 函数，用于读取触摸屏坐标数据，这个和前面的 OTT2001A_Scan 大同小异，大家看源码即可。
main.c
//5 个触控点的颜色
//电阻触摸屏测试函数
void rtp_test(void)
{
u8 key; u8 i=0;
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
tp_dev.scan(0);
if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) //触摸屏被按下
{
if(tp_dev.x[0]<lcddev.width&&tp_dev.y[0]<lcddev.height)
{
if(tp_dev.x[0]>(lcddev.width-24)&&tp_dev.y[0]<16)Load_Drow_Dialog();
else TP_Draw_Big_Point(tp_dev.x[0],tp_dev.y[0],RED); //画图
}
}else delay_ms(10); //没有按键按下的时候
if(key==KEY0_PRES) //KEY0 按下,则执行校准程序
{
LCD_Clear(WHITE);//清屏
TP_Adjust(); //屏幕校准
TP_Save_Adjdata();
Load_Drow_Dialog();
}
i++;
if(i%20==0)LED0=!LED0;
}
}
const u16 POINT_COLOR_TBL[CT_MAX_TOUCH]=
{RED,GREEN,BLUE,BROWN,GRED};
//电容触摸屏测试函数
void ctp_test(void)
{
u8 t=0; u8 i=0;
u16 lastpos[5][2]; //最后一次的数据
while(1)
{
tp_dev.scan(0);
for(t=0;t< CT_MAX_TOUCH;t++)//最多 5 点触摸
{
if((tp_dev.sta)&(1<<t))//判断是否有点触摸？
{
if(tp_dev.x[t]<lcddev.width&&tp_dev.y[t]<lcddev.height)//在 LCD 范围内
{
if(lastpos[t][0]==0XFFFF)
{
lastpos[t][0] = tp_dev.x[t];
lastpos[t][1] = tp_dev.y[t];
}
lcd_draw_bline(lastpos[t][0],lastpos[t][1],tp_dev.x[t],tp_dev.y[t],2,
POINT_COLOR_TBL[t]);
lastpos[t][0]=tp_dev.x[t];
lastpos[t][1]=tp_dev.y[t];
if(tp_dev.x[t]>(lcddev.width-24)&&tp_dev.y[t]<16)
{
Load_Drow_Dialog();//清除
}
}
}else lastpos[t][0]=0XFFFF;
}
delay_ms(5);i++;
if(i%20==0)LED0=!LED0;
}
}
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置 NVIC 中断分组 2
uart_init(9600); //串口初始化为 9600
delay_init(); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化 LCD
KEY_Init(); //按键初始化
tp_dev.init(); //触摸屏初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32");
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"TOUCH TEST");
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2014/3/11");
if(tp_dev.touchtype!=0XFF)LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"Press KEY0 to Adjust");
delay_ms(1500);
Load_Drow_Dialog();
if(tp_dev.touchtype&0X80)ctp_test(); //电容屏测试
else rtp_test(); //电阻屏测试
}
rtp_test，该函数用于电阻触摸屏的测试，该函数代码比较简单，就是扫描按键和触摸屏，
如果触摸屏有按下，则在触摸屏上面划线，如果按中“RST”区域，则执行清屏。如果按键 KEY0按下，则执行触摸屏校准。
ctp_test，该函数用于电容触摸屏的测试，由于我们采用 tp_dev.sta 来标记当前按下的触摸
屏点数，所以判断是否有电容触摸屏按下，也就是判断 tp_dev.sta 的最低 5 位，如果有数据，
则划线，如果没数据则忽略，且 5 个点划线的颜色各不一样，方便区分。另外，电容触摸屏不
需要校准，所以没有校准程序。
main 函数，则比较简单，初始化相关外设，然后根据触摸屏类型，去选择执行 ctp_test 还
是 rtp_test。
作者：学徒小新
