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STM32CubeMX系列教程23:LCD触摸控制

Watrt7年前 (2017-12-17)Cortex-M318000

一、触摸芯片简介

7inch Capacitive Touch LCD (F) 是电容触摸屏，触控芯片是GT811,如下为GT811的中文数据手册。

GT811可同时识别5个触摸点位的实时位置，移动轨迹及触摸面积。其管脚定义如下。

参考应用电路如下图，实际上我们在使用的时候只需关心四个引脚即可。I2C_SDA，I2C_SCL为I2C通信引脚，/RSTB为系统复位引脚，INT为中断信号引脚，但有触摸时，INT输出触发信号，如果MCU对应的管脚开启外部中断则会触发MCU进入外部中断。

二、GT811控制方式

GT811提供标准的I2C通信接口，由SCL和SDA与MCU进行通信，其最高通信速度为600K bps。

GT811 的从设备地址有三组可选，以方便主控调配。三组地址分别为：0xBA/0xBB、 0x6E/0x6F 和 0x28/0x29。即：0xBA——对 GT811 进行写操作；0xBB——对 GT811 进行读操作。

上图为主 CPU 对 GT811 进行的写操作流程图。首先主 CPU 产生一个起始信号，然后发送地址信息及读写位信息“0”表示写操作:0XBA。在收到应答后，主 CPU 发送寄存器的 16 位地址，随后是 8 位要写入到寄存器的数据内容。 GT811 寄存器的地址指针会在写操作后自动加 1，所以当主 CPU 需要对连续地址的寄存器进行写操作时，可以在一次写操作中连续写入。写操作完成，主 CPU 发送停止信号结束当前写操作。

上图为主 CPU 对 GT811 进行的读操作流程图。首先主 CPU 产生一个起始信号，然后发送设备地址信息及读写位信息“0”表示写操作：0XAA。在收到应答后，主 CPU 发送首寄存器的 16 位地址信息，设置要读取的寄存器地址。在收到应答后，主 CPU 重新发送一次起始信号，发送读操作：0XAB。收到应答后，主 CPU 开始读取数据。 GT811 同样支持连续的读操作，默认为连续读取数据。主 CPU 在每收到一个 Byte 数据后需发送一个应答信号表示成功接收。在接收到所需的最后一个 Byte 数据后，主 CPU 发送“非应答信号 NACK”，然后再发送停止信号结束通讯。

GT811有两组寄存器，一组为配置&功能设置寄存器，在初始化的时候配置。触摸屏配置参数由制造商提供。我们只需了解下面这个四个寄存器即可，此处为设置显示屏的分辨率。

另一组为输出信息寄存器，读取这组寄存器既可以判断当前屏幕的触摸状态。TouchpointFlag寄存器存储当前触摸的点数，tp0~tp4位触点状态标识为，当tp0置1时，即表示有触点0按下。

GT811最多支持5个触点，若刚开始一次由三个触点按下，tp0,tp1,tp2均置1，表示有三个触点。若此时第二个触点释放，则tp1清零，只有tp0，tp2为1。当再次有触点按下时，则为tp1置1，最新按下的是触点2，而不是触点3和触点4。

开启外部中断。

生成报告以及初始化代码，编译程序。若程序没有出错，下载下面的应用程序解压放在BSP文件里面并添加进工程中。

BSP.zip

其中 TS_I2C 为模拟 I2C 驱动程序，下面为读写寄存器操作函数。

/*******************************************************************************
* Function Name  : I2C_WR_Reg
* Description    : Writes to the selected register.
* Input          : - reg: address of the selected register.
*                  - buf: Need to write the BUF pointer.
*                  - len: The length of the array
* Output         : None
* Return         : ret
                   -0  succeed
                                     -1  error
* Attention         : None
*******************************************************************************/
uint8_t I2C_WriteReg(uint8_t I2c_Addr,uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len)
{
    uint8_t i;
    uint8_t ret=0;
    I2C_Start();   
 
    I2C_Send_Byte(I2c_Addr);   //Slaver Addr
    I2C_Wait_Ack();
 
#ifdef I2C_MEMADD_16BIT
    I2C_Send_Byte(reg>>8);          //Data Addr high
    I2C_Wait_Ack(); 
#endif
     
    I2C_Send_Byte(reg&0xFF);        //Data Addr low
    I2C_Wait_Ack();   
 
    for(i=0;i<len;i++)
    {      
        I2C_Send_Byte(buf[i]);  
        ret=I2C_Wait_Ack();
        if(ret)break;  
    }
    I2C_Stop();                
    return ret; 
}
                                                    
/*******************************************************************************
* Function Name  : i2C_RD_Reg
* Description    : Writes to the selected register.
* Input          : - reg: address of the selected register.
*                  - buf: Need to read the BUF pointer.
*                  - len: The length of the array
* Output         : None
* Return         : None
* Attention         : None
*******************************************************************************/          
void I2C_ReadReg(uint8_t I2c_Addr,uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len)
{
    uint8_t i;
    I2C_Start();   
    I2C_Send_Byte(I2c_Addr);  
    I2C_Wait_Ack();
     
#ifdef I2C_MEMADD_16BIT
    I2C_Send_Byte(reg>>8);          //Data Addr high
    I2C_Wait_Ack(); 
#endif
     
    I2C_Send_Byte(reg&0xFF);        //Data Addr low
    I2C_Wait_Ack();                                                        
    I2C_Stop(); 
 
    I2C_Start();            
    I2C_Send_Byte(I2c_Addr+1);     
    I2C_Wait_Ack();    
 
    for(i=0;i<len;i++)
    {      
        buf[i]=I2C_Read_Byte(i==(len-1)?0:1); 
    } 
    I2C_Stop();   
}

GT811.c为触摸芯片的驱动文件，下面简单介绍一下初始化函数和读取触摸状态函数。程序开始先拉低复位管脚复位芯片，注意如果延时时间过短则会导致复位不成功。读取GT811的ID值判断通信是否正常。设置屏幕分辨率并将配置参数写入到配置&功能寄存器组中。

/**
  * @brief  Initialize the GT811 communication bus
  *         from MCU to GT811 : ie I2C channel initialization (if required).
  * @retval None
  */
 
uint8_t GT811_Init(void)
{  
    I2C_Init();
 
    /* reset GT811 */
    HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port,LCD_RST_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(200);
    HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port,LCD_RST_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(200);
 
    /* if Version is correct, send the configuration parameters */
    if(GT811_ReadID() == GT811_VERSION_VALUE)
    {
        /* touch screen configuration parameter (touch screen manufacturers provide) */
        uint8_t GTP_CFG_DATA[]=
        {
            0x12,0x10,0x0E,0x0C,0x0A,0x08,0x06,0x04,0x02,0x00,0x05,0x55,0x15,0x55,0x25,0x55,0x35,0x55,0x45,0x55,
            0x55,0x55,0x65,0x55,0x75,0x55,0x85,0x55,0x95,0x55,0xA5,0x55,0xB5,0x55,0xC5,0x55,0xD5,0x55,0xE5,0x55,
            0xF5,0x55,0x1B,0x03,0x00,0x00,0x00,0x13,0x13,0x13,0x0F,0x0F,0x0A,0x50,0x30,0x05,0x03,0x64,0x05,0xe0,
            0x01,0x20,0x03,0x00,0x00,0x32,0x2C,0x34,0x2E,0x00,0x00,0x04,0x14,0x22,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
            0x20,0x14,0xEC,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0C,0x30,0x25,0x28,0x14,0x00,
            0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01, 
        }; 
 
        /* config  */
        GTP_CFG_DATA[62] = GT811_MAX_WIDTH >> 8;  
        GTP_CFG_DATA[61] = GT811_MAX_WIDTH & 0xff;  
        GTP_CFG_DATA[60] = GT811_MAX_HEIGHT >> 8;  
        GTP_CFG_DATA[59] = GT811_MAX_HEIGHT & 0xff; 
 
        I2C_WriteReg(GT811_CMD_WR,GT811_CONFIG_REG,(uint8_t *)GTP_CFG_DATA,sizeof(GTP_CFG_DATA));
    }
    return HAL_OK;
}

如下为读触摸状态函数，先通过I2C读去输出信息寄存器，判断TouchpointFlag寄存器的tp0~tp4是否置1，即是否有触摸，若有则将寄存器的值转为坐标值，存储在TS_StateTypeDef 结构体的指针内存中。

void GT811_GetState(TS_StateTypeDef *TS_State)
{
    uint8_t RegBuf[34];
 
    /* Read touch message */
    I2C_ReadReg(GT811_CMD_WR,GT811_READ_XY_REG,RegBuf,sizeof(RegBuf));
 
    /* get touch massage */
    TS_State->SensorId = RegBuf[0x00] >> 6;
    TS_State->touchDetected = RegBuf[0x00] & 0x1F;
 
    if(TS_State->touchDetected != 0)
    {  
        //Touch point 1 coordinates
        TS_State->touchY[0] = GT811_MAX_HEIGHT - (((uint16_t)RegBuf[0x02] << 8) + RegBuf[0x03]);
        TS_State->touchX[0] = (((uint16_t)RegBuf[0x04] << 8) + RegBuf[0x05]);
        TS_State->touchWeight[0] = RegBuf[0x06];  
 
        //Touch point 2 coordinates
        TS_State->touchY[1] = GT811_MAX_HEIGHT - (((uint16_t)RegBuf[0x07] << 8) + RegBuf[0x08]);
        TS_State->touchX[1] = (((uint16_t)RegBuf[0x09] << 8) + RegBuf[0x0A]);
        TS_State->touchWeight[1] = RegBuf[0x0B];  
 
        //Touch point 3 coordinates
        TS_State->touchY[2] = GT811_MAX_HEIGHT - (((uint16_t)RegBuf[0x0C] << 8) + RegBuf[0x0D]);
        TS_State->touchX[2] = (((uint16_t)RegBuf[0x0E] << 8) + RegBuf[0x0F]);
        TS_State->touchWeight[2] = RegBuf[0x10];  
 
        //Touch point 4 coordinates
        TS_State->touchY[3] = GT811_MAX_HEIGHT - (((uint16_t)RegBuf[0x11] << 8) + RegBuf[0x18]);
        TS_State->touchX[3] = (((uint16_t)RegBuf[0x19] << 8) + RegBuf[0x1A]);
        TS_State->touchWeight[3] = RegBuf[0x1B];  
 
        //Touch point 5 coordinates
        TS_State->touchY[4] = GT811_MAX_HEIGHT - (((uint16_t)RegBuf[0x1C] << 8) + RegBuf[0x1D]);
        TS_State->touchX[4] = (((uint16_t)RegBuf[0x1E] << 8) + RegBuf[0x1F]);
        TS_State->touchWeight[4] = RegBuf[0x20];
    }
}

TS_StateTypeDef结构体在GT811.h中定义。

typedef struct
{
    uint8_t  touchDetected;                /*!< Total number of active touches detected at last scan */
    uint16_t touchX[TS_MAX_NB_TOUCH];      /*!< Touch X[0], X[1] coordinates on 12 bits */
    uint16_t touchY[TS_MAX_NB_TOUCH];      /*!< Touch Y[0], Y[1] coordinates on 12 bits */
    uint8_t  touchWeight[TS_MAX_NB_TOUCH]; /*!< Touch_Weight[0], Touch_Weight[1] : weight property of touches */
    uint32_t SensorId; /*!< type of gesture detected : take value of type @ref TS_GestureIdTypeDef */
} TS_StateTypeDef;

删除原来的应用代码，在main文件中添加头文件。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stm32746g_sdram.h"
#include "stm32746g_LCD.h"
#include "GT811.h"
/* USER CODE END Includes */

声明变量，其中TS_State为当前触摸状态，TS_BKState为上一次触摸状态。TS_flag为触摸标志，TouchPoit存储触点数。PointColor存储各个触点的显示颜色。

/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
TS_StateTypeDef  TS_State={0};
uint8_t TS_flag ;
uint8_t TouchPoit;
TS_StateTypeDef  TS_BKState;
uint8_t value = 0;
uint16_t i;
uint32_t PointColor[]={LCD_COLOR_BLUE,LCD_COLOR_GREEN,LCD_COLOR_RED,LCD_COLOR_MAGENTA,LCD_COLOR_YELLOW};
/* USER CODE END PV */

在while循环中添加如下应用程序，程序首先判断触摸标志，如果有触摸，则读取触摸状态。循环中分为三分部，第一部分即清楚上次显示的内容,即将显示内容设为背景色黑色覆盖。第二部分在对应触摸的位置显示一个点和水平垂直量两条先。第三部分就这次的触摸状态存储到备份状态结构体中，以便下一次擦除。

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
 
/* USER CODE BEGIN 3 */
    if(TS_flag == 1)
    {
        GT811_GetState(&TS_State); 
        if(TS_State.touchDetected != 0)
        {
            TouchPoit = TS_BKState.touchDetected;
            for(i = 0;i < 5;i++)
            {
                if(TouchPoit & 0x01)
                {
                    BSP_LCD_SetTextColor(LCD_COLOR_BLACK);
                    BSP_LCD_FillCircle(TS_BKState.touchX[i],TS_BKState.touchY[i],20);
                    BSP_LCD_DrawVLine(TS_BKState.touchX[i], 55, 580);
                    BSP_LCD_DrawHLine(5, TS_BKState.touchY[i], 1004);
                }
                TouchPoit >>= 1;
            }
             
            TouchPoit = TS_State.touchDetected;
            for(i = 0;i < 5;i++)
            {
                if(TouchPoit & 0x01)
                {
                    if(TS_State.touchY[i] <  75)TS_State.touchY[i] =  75;
                    if(TS_State.touchY[i] > 580)TS_State.touchY[i] = 580;
                    if(TS_State.touchX[i] <  20)TS_State.touchX[i] =  20;
                    if(TS_State.touchX[i] > 1004)TS_State.touchX[i] = 1004;
 
                    BSP_LCD_SetTextColor(PointColor[i]);
                    BSP_LCD_FillCircle(TS_State.touchX[i],TS_State.touchY[i],20);
                    BSP_LCD_DrawVLine(TS_State.touchX[i], 55, 580);
                    BSP_LCD_DrawHLine(5, TS_State.touchY[i], 1004);
                    TS_BKState.touchX[i] = TS_State.touchX[i];
                    TS_BKState.touchY[i] = TS_State.touchY[i];
                }
                TouchPoit >>= 1;
            }
            TS_BKState.touchDetected = TS_State.touchDetected;
        }
        TS_flag = 0;
    }
}
/* USER CODE END 3 */

在main文件后面添加外部中断回调函数，当屏幕有触摸是触发中断，触摸标志位置1。

/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
  * @}
  */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if(
GPIO_Pin == GPIO_PIN_7)
    {
        TS_flag = 1;
    }
}
/* USER CODE END 4 */

编译程序下载到开发板中，触摸屏幕会显示触点。（以下为五点触控效果的显示）