10外接触摸屏_探索者 STM32F407 开发板资料连载第三十三章 触摸屏实验

)实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板

2)摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子

第三十三章 触摸屏实验

本章，我们将介绍如何使用 STM32F4 来驱动触摸屏，ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板

本身并没有触摸屏控制器，但是它支持触摸屏，可以通过外接带触摸屏的 LCD 模块(比如

ALIENTEK TFTLCD 模块)，来实现触摸屏控制。在本章中，我们将向大家介绍 STM32 控制

ALIENTKE TFTLCD 模块(包括电阻触摸与电容触摸)，实现触摸屏驱动，最终实现一个手写

板的功能。本章分为如下几个部分：

33.1 电阻与电容触摸屏简介

33.2 硬件设计

33.3 软件设计

33.4 下载验证

33.1 触摸屏简介

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。下面，我们来分别介绍。

33.1.1 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。

ALIENTEK 2.4/2.8/3.5 寸 TFTLCD 模块自带的触摸屏都属于电阻式触摸屏，下面简单介绍

下电阻式触摸屏的原理。

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，关于这个芯片的详细使用，可以参考这两个

芯片的 datasheet。

电阻式触摸屏就介绍到这里。

33.1.2 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，下面简单介绍下

电容式触摸屏的原理。

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 X*Y 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 X*Y 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。

ALIENTEK 所选择的电容触摸屏，也是采用的是投射式电容屏(交互电容类型)，所以后

面仅以投射式电容屏作为介绍。

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，如图 33.1.2.1 所示：

图 33.1.2.1 投射式电容屏电极矩阵示意图

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 15*10 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 13*8 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，大家可以参考着学习即可。

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 STM32F4 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，

关于 IIC 我们就不详细介绍了，请参考第二十九章。

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，

该寄存器各位描述如表 33.1.2.1 所示：

表 33.1.2.1 手势 ID 寄存器

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 33.1.2.2 所示：

表 33.1.2.2 坐标寄存器与坐标对应表

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 相关寄存器的介绍就介绍到这里，更详细的资料，请参考：OTT2001A IIC 协议

指导.pdf 这个文档。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。就可以

正常使用了。

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：0~2700，Y：0~1500；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。

下面我们简单介绍下 GT9147，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，具体的设置过程，请看：GT9147 数据

手册.pdf 这个文档。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)

该寄存器各位描述如表 33.1.2.3 所示：

表 33.1.2.3 状态寄存器各位描述

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，

如表 33.1.2.4 所示：

表 33.1.2.4 触点 1 坐标寄存器组描述

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 相关寄存器的介绍就介绍到这里，更详细的资料，请参考：GT9147 编程指南.pdf

这个文档。

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。

电容式触摸屏部分，就介绍到这里。

33.2 硬件设计

本章实验功能简介：开机的时候先初始化 LCD，读取 LCD ID，随后，根据 LCD ID 判断

是电阻触摸屏还是电容触摸屏，如果是电阻触摸屏，则先读取 24C02 的数据判断触摸屏是否已

经校准过，如果没有校准，则执行校准程序，校准过后再进入电阻触摸屏测试程序，如果已经

校准了，就直接进入电阻触摸屏测试程序。

如果是 4.3 寸电容触摸屏，则先读取芯片 ID，判断是不是 GT9147，如果是则执行 GT9147

的初始化代码，如果不是，则执行 OTT2001A 的初始化代码；如果是 7 寸电容触摸屏(仅支持

新款 7 寸屏，使用 SSD1963+FT5206 方案)，则执行 FT5206 的初始化代码，在初始化电容触

摸屏完成后，进入电容触摸屏测试程序(电容触摸屏无需校准！！)。

电阻触摸屏测试程序和电容触摸屏测试程序基本一样，只是电容触摸屏支持最多 5 点同时

触摸，电阻触摸屏只支持一点触摸，其他一模一样。测试界面的右上角会有一个清空的操作区

域(RST)，点击这个地方就会将输入全部清除，恢复白板状态。使用电阻触摸屏的时候，可

以通过按 KEY0 来实现强制触摸屏校准，只要按下 KEY0 就会进入强制校准程序。

所要用到的硬件资源如下：

1) 指示灯 DS0

2) KEY0 按键

3) TFTLCD 模块(带电阻/电容式触摸屏)

4) 24C02

所有这些资源与 STM32F4 的连接图，在前面都已经介绍了，这里我们只针对 TFTLCD 模

块与 STM32F4 的连接端口再说明一下，TFTLCD 模块的触摸屏(电阻触摸屏)总共有 5 跟线

与 STM32F4 连接，连接电路图如图 33.2.1 所示：

图 33.2.1 触摸屏与 STM32F4 的连接图

从图中可以看出, T_MOSI、T_MISO、T_SCK、T_CS 和 T_PEN 分别连接在 STM32F4 的：PF11、

PB2、PB0、PC13 和 PB1 上。

如果是电容式触摸屏，我们的接口和电阻式触摸屏一样(上图右侧接口)，只是没有用到

五根线了，而是四根线，分别是： T_PEN(CT_INT) 、 T_CS(CT_RST) 、 T_CLK(CT_SCL) 和

T_MOSI(CT_SDA)。其中：CT_INT、CT_RST、CT_SCL 和 CT_SDA 分别是 OTT2001A/GT9147/FT5206

的：中断输出信号、复位信号，IIC 的 SCL 和 SDA 信号。这里，我们用查询的方式读取

OTT2001A/GT9147/FT5206 的数据，对于 OTT2001A/FT5206 没有用到中断信号(CT_INT)，所以

同 STM32F4 的连接，只需要 3 根线即可，不过 GT9147 还需要用到 CT_INT 做 IIC 地址设定，所

以需要 4 根线连接。

33.3 软件设计

打开本章实验工程目录可以看到，我们在 HARDWARE 文件夹下新建了一个 TOUCH 文件

夹，然后新建了 touch.c、touch.h、ctiic.c、ctiic.h、ott2001a.c、ott2001a.h、gt9147.c、gt9147.h、

ft5206.c 和 ft5206.h 等十个文件用来存放触摸屏相关的代码。同时引入这些源文件到工程

HARDWARE 分组之下，并将 TOUCH 文件夹加入头文件包含路径。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，里面主要是与触摸屏相关的代码(主要是电阻触摸屏的代码)，这里我

们也不全部贴出来了，仅介绍几个重要的函数。

首先我们要介绍的是 TP_Read_XY2 这个函数，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);//前后两次采样在+-50 内 if(((x2<=x1&&x1

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_Read_XY 也采用了一些软件滤波

算法，具体见光盘的源码。接下来，我们介绍另外一个函数 TP_Adjust，该函数源码如下：

/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; u32 tem1,tem2;u16 d1,d2; u16 outtime=0;double fac;POINT_COLOR=BLUE;BACK_COLOR =WHITE;LCD_Clear(WHITE);//清屏POINT_COLOR=RED;//红色LCD_Clear(WHITE);//清屏POINT_COLOR=BLACK;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 1tp_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{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;pos_temp[cnt][1]=tp_dev.y;cnt++;switch(cnt){case 1:TP_Drow_Touch_Point(20,20,WHITE);//清除点 1TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,20,RED);//画点 2break;case 2:TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,20,WHITE); //清除点 2TP_Drow_Touch_Point(20,lcddev.height-20,RED); //画点 3break;case 3:TP_Drow_Touch_Point(20,lcddev.height-20,WHITE);//清除点 3TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,RED);//画点 4break;case 4://全部四个点已经得到//对边相等tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[1][0]);//x1-x2tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[1][1]);//y1-y2tem1*=tem1;tem2*=tem2;d1=sqrt(tem1+tem2);//得到 1,2 的距离tem1=abs(pos_temp[2][0]-pos_temp[3][0]);//x3-x4tem2=abs(pos_temp[2][1]-pos_temp[3][1]);//y3-y4tem1*=tem1;tem2*=tem2;d2=sqrt(tem1+tem2);//得到 3,4 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 4TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED); //画点 1TP_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);//显示数据continue;}tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[2][0]);//x1-x3tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[2][1]);//y1-y3tem1*=tem1;tem2*=tem2;d1=sqrt(tem1+tem2);//得到 1,3 的距离tem1=abs(pos_temp[1][0]-pos_temp[3][0]);//x2-x4tem2=abs(pos_temp[1][1]-pos_temp[3][1]);//y2-y4tem1*=tem1;tem2*=tem2;d2=sqrt(tem1+tem2);//得到 2,4 的距离fac=(float)d1/d2;if(fac<0.95||fac>1.05)//不合格{cnt=0;TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,WHITE); //清除点 4TP_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);//显示数据continue;}//正确了//对角线相等tem1=abs(pos_temp[1][0]-pos_temp[2][0]);//x1-x3tem2=abs(pos_temp[1][1]-pos_temp[2][1]);//y1-y3tem1*=tem1;tem2*=tem2;d1=sqrt(tem1+tem2);//得到 1,4 的距离tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[3][0]);//x2-x4tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[3][1]);//y2-y4tem1*=tem1;tem2*=tem2;d2=sqrt(tem1+tem2);//得到 2,3 的距离fac=(float)d1/d2;if(fac<0.95||fac>1.05)//不合格{cnt=0;TP_Drow_Touch_Point(lcddev.width-20,lcddev.height-20,WHITE); //清除点 4TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);//画点 1TP_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);//显示数据continue;}//正确了//计算结果 tp_dev.xfac=(float)(lcddev.width-40)/(pos_temp[1][0]-pos_temp[0][0]);//得到 xfactp_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 yoffif(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 4TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED); //画点 1LCD_ShowString(40,26,lcddev.width,lcddev.height,16,"TP Needreadjust!");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;}//X,Y 方向与屏幕相同continue;}POINT_COLOR=BLUE;LCD_Clear(WHITE);//清屏LCD_ShowString(35,110,lcddev.width,lcddev.height,16,"Touch ScreenAdjust 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320*240、

480*320 和 800*480 的屏都可以兼容)。

接下来看看触摸屏初始化函数：TP_Init，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){if(lcddev.id==0X5510)//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){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{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//开启 GPIOB 时钟__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//开启 GPIOC 时钟__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();//开启 GPIOF 时钟//GPIOB1,2 初始化设置GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2;//PB1/PB2 设置为上拉输入GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT;//输入模式GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);//初始化//PB0GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;//PB0 设置为推挽输出GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);//初始化//PC13GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_13;//PC13 设置为推挽输出HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);//初始化//PF11GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_11;//PF11 设置推挽输出HAL_GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_Initure);//初始化TP_Read_XY(&tp_dev.x[0],&tp_dev.y[0]);//第一次读取初始化AT24CXX_Init();//初始化 24CXXif(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，这几个函数在后续会介绍。

其他的函数我们这里就不多介绍了，接下来打开 touch.h 文件，代码如下：

#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,表示未按下,1 表示按下)/触摸屏校准参数(电容屏不需要校准)//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//电阻屏芯片连接引脚#define PENPBin(1)//T_PEN#define DOUTPBin(2) //T_MISO#define TDINPFout(11) //T_MOSI#define TCLKPBout(0) //T_SCK#define TCSPCout(13) //T_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)……(//省略部分代码)u8 TP_Scan(u8 tp);//扫描u8 TP_Init(void);//初始化#endif

上述代码，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。

ctiic.c 和 ctiic.h 是电容触摸屏的 IIC 接口部分代码，与第二十九章的 myiic.c 和 myiic.h 基本

一样，这里就不单独介绍了。接下来看看文件 ott2001a.c 代码如下：

//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>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;i240)t=10;//重新从 10 开始计数return res;}

此部分总共 5 个函数，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];__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//开启 GPIOB 时钟 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//开启 GPIOC 时钟 //PB1 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;//PB1 设置为上拉输入 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速 HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);//初始化 //PC13 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_13;//PC13 设置为推挽输出 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出 HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);//初始化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_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;//PB1 设置为上拉输入 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //输出模式 GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;//无上下拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速 HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);//初始化delay_ms(100);GT9147_RD_Reg(GT_PID_REG,temp,4);//读取产品 IDtemp[4]=0;printf("CTP ID:%s",temp);//打印 IDif(strcmp((char*)temp,"9147")==0)//ID==9147{temp[0]=0X02;GT9147_WR_Reg(GT_CTRL_REG,temp,1);//软复位 GT9147GT9147_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",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,函数才检测 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<240)t=10;//重新从 10 开始计数return res;}

以上代码，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。

最后我们打开 main.c，修改部分代码，这里就不全部贴出来了，仅介绍三个重要的函数：

//5 个触控点的颜色(电容触摸屏用)const u16 POINT_COLOR_TBL[5]={RED,GREEN,BLUE,BROWN,GRED};//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-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;}}//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<5;t++){if((tp_dev.sta)&(1<(lcddev.width-24)&&tp_dev.y[t]<20){Load_Drow_Dialog();//清除}}}else lastpos[t][0]=0XFFFF;}delay_ms(5);i++;if(i%20==0)LED0=!LED0;}}int main(void){HAL_Init(); //初始化 HAL 库 Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); //设置时钟,168Mhzdelay_init(168); //初始化延时函数uart_init(115200); //初始化 USARTusmart_dev.init(84);//初始化 USMARTLED_Init();//初始化 LEDKEY_Init();//初始化 KEYLCD_Init();//初始化 LCDtp_dev.init(); //触摸屏初始化 POINT_COLOR=RED;LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"TOUCH TEST");LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2017/4/14"); if(tp_dev.touchtype!=0XFF)LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"Press KEY0 to Adjust");//电阻屏才显示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}

下面分别介绍一下这三个函数。

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。

软件部分就介绍到这里，接下来看看下载验证。

33.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板上，电阻

触摸屏测试如图 33.4.1 所示界面：

图 33.4.1 电阻触摸屏测试程序运行效果

图中我们在电阻屏上画了一些内容，右上角的 RST 可以用来清屏，点击该区域，即可清屏

重画。另外，按 KEY0 可以进入校准模式，如果发现触摸屏不准，则可以按 KEY0，进入校准，

重新校准一下，即可正常使用。

如果是电容触摸屏，测试界面如图 33.4.2 所示：

图 33.4.2 电容触摸屏测试界面

图中，同样输入了一些内容。电容屏支持多点触摸，每个点的颜色都不一样，图中的波浪

线就是三点触摸画出来的，最多可以 5 点触摸。注意：电容触摸屏支持：ALIENTEK 4.3 寸电

容触摸屏模块或者 ALIENTEK 新款 7 寸电容触摸屏模块(SSD1963+FT5206 方案)，老款的 7

寸电容触摸屏模块(CPLD+GT811 方案)本例程不支持！！

同样，按右上角的 RST 标志，可以清屏。电容屏无需校准，所以按 KEY0 无效。KEY0 校

准仅对电阻屏有效。