基于ALIENTKE MiniSTM32開發板的觸摸屏實驗

王曉

摘 要 ALIENTKE MiniSTM32開發板本身并沒有觸摸屏控制器，但是它支持觸摸屏，可以通過外接帶觸摸屏的LCD模塊（比如ALIENTEK TFTLCD模塊），來實現觸摸屏控制。利用軟件模擬來實現對TFTLCD模塊的觸摸屏控制，最終實現手寫功能。

關鍵詞 ALIENTKE MiniSTM32開發板 TFTLCD模塊 觸摸屏控制 手寫功能

中圖分類號：TP33 文獻標識碼：A

1觸摸屏TFTLCD簡介

TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器，其英文全稱為Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD與無源TN-LCD、STN-LCD的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個象素上都設置有一個薄膜晶體管（TFT），可有效地克服非選通時的串擾，使顯示液晶屏的靜態特性與掃描線數無關，因此大大提高了圖像質量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶顯示器。

1.1電阻式觸摸屏顯示原理

電阻式觸摸屏是利用壓力感應進行控制的，主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬導電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層，它的內表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細小的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣。當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發生變化，在X和Y兩個方向上產生信號，然后送觸摸屏控制器。當控制器偵測到這一接觸并計算出（X，Y）的位置，再根據獲得的位置模擬鼠標的方式運作，這就是電阻式觸摸屏的最基本的原理。

1.2電阻式觸摸屏控制器XPT2046簡介

ALIENTEK TFTLCD模塊自帶的觸摸屏控制芯片為XPT2046。XPT2046是一款4導線制觸摸屏控制器，內含12位分辨率125KHz轉換速率逐步逼近型A/D轉換器。XPT2046支持從1.5V到5.25V的低電壓I/O接口。XPT2046能通過執行兩次A/D轉換查出被按的屏幕位置，除此之外，還可以測量加在觸摸屏上的壓力。內部自帶2.5V參考電壓可以作為輔助輸入、溫度測量和電池監測模式之用，電池監測的電壓范圍可以從0V到6V。XPT2046片內集成有一個溫度傳感器。

2硬件設計

實驗功能簡介：開機的時候先通過24C02的數據判斷觸摸屏是否已經校準過，如果沒有校準，則執行校準程序，校準過后再進入手寫程序。如果已經校準了，就直接進入手寫程序，此時可以通過按動屏幕來實現手寫輸入。屏幕上會有一個清空的操作區域（RST），點擊這個地方就會將輸入全部清除，恢復白板狀態。程序會設置一個強制校準，就是通過按KEY0來實現，只要按下KEY0就會進入強制校準程序。

3軟件設計

該實驗最核心的程序模塊應該屬于觸摸屏校準代碼了。觸摸屏的校準通過void Touch_Adjust（void）函數實現。觸摸屏校正原理：觸摸屏是一種絕對坐標系統，特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關系，每次觸摸的數據通過校準轉為屏幕上的坐標，不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標在同一點的輸出數據是穩定的。不過由于技術原理的原因，不能保證絕對坐標定位，點不準，這就是觸摸屏最怕出現的問題：漂移。

很多應用觸摸屏的系統啟動后先要執行校準程序。通常應用程序中使用的LCD坐標是以像素為單位的。比如說：左上角的坐標是一組非0的數值，比如（20，20），而右下角的坐標為（220，300）。這些點的坐標都是以像素為單位的，而從觸摸屏中讀出的是點的物理坐標，其坐標軸的方向、XY值的比例因子、偏移量都與LCD坐標不同，可以在程序中使用一個函數（我們采用Convert_Pos函數）中把物理坐標首先轉換為像素坐標，然后再賦給POS結構，達到坐標轉換的目的。

校正思路：在了解了校正原理之后，我們可以得出下面的一個從物理坐標到像素坐標的轉換關系式：

LCDx=xfac*Px+xoff；

LCDy=yfac*Py+yoff；

其中（LCDx，LCDy）是在LCD上的像素坐標，（Px，Py）是從觸摸屏讀到的物理坐標。xfac，yfac分別是X軸方向和Y軸方向的比例因子，而xoff和yoff則是這兩個方向的偏移量。

這樣只要事先在屏幕上面顯示4個點（這四個點的坐標是已知的），分別按這四個點就可以從觸摸屏讀到4個物理坐標，這樣就可以通過待定系數法求出xfac、yfac、xoff、yoff這四個參數。我們保存好這四個參數，在以后的使用中，我們把所有得到的物理坐標都按照這個關系式來計算，得到的就是準確的屏幕坐標，從而達到觸摸屏校準的目的。

void Touch_Adjust（void）

{

u16 pos_temp[4][2]；

u8 cnt=0；

u16 d1，d2；

u32 tem1，tem2；

float fac；

while（1）

{

if（Pen_Point.Key_Sta==Key_Down）

{

if（Read_TP_Once（））

{

pos_temp[cnt][0]=Pen_Point.X；

pos_temp[cnt][1]=Pen_Point.Y；

cnt++；

}

switch（cnt）

{

case 1：

LCD_Clear（WHITE）；

Drow_Touch_Point（220，20）；

break；

case 2：

LCD_Clear（WHITE）；

Drow_Touch_Point（20，300）；

break；

case 3：

LCD_Clear（WHITE）；

Drow_Touch_Point（220，300）；

break；

case 4： tem1=abs（pos_temp[0][0]-pos_temp[1][0]）；

tem2=abs（pos_temp[0][1]-pos_temp[1][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d1=sqrt（tem1+tem2）；

tem1=abs（pos_temp[2][0]-pos_temp[3][0]）；

tem2=abs（pos_temp[2][1]-pos_temp[3][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d2=sqrt（tem1+tem2）；

fac=（float）d1/d2；

tem1=abs（pos_temp[0][0]-pos_temp[2][0]）；

tem2=abs（pos_temp[0][1]-pos_temp[2][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d1=sqrt（tem1+tem2）；

tem1=abs（pos_temp[1][0]-pos_temp[3][0]）；

tem2=abs（pos_temp[1][1]-pos_temp[3][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d2=sqrt（tem1+tem2）；

fac=（float）d1/d2；

if（fac<0.95||fac>1.05）

{

cnt=0；

LCD_Clear（WHITE）；

Drow_Touch_Point（20，20）；

continue； （下轉第31頁）（上接第2頁）

}

tem1=abs（pos_temp[1][0]-pos_temp[2][0]）；

tem2=abs（pos_temp[1][1]-pos_temp[2][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d1=sqrt（tem1+tem2）；

tem1=abs（pos_temp[0][0]-pos_temp[3][0]）；

tem2=abs（pos_temp[0][1]-pos_temp[3][1]）；

tem1*=tem1；

tem2*=tem2；

d2=sqrt（tem1+tem2）；

274

fac=（float）d1/d2；

Pen_Point.xfac=（float）200/（pos_temp[1][0]-pos_temp[0][0]）；

Pen_Point.xoff=（240-Pen_Point.xfac*（pos_temp[1][0]+

pos_temp[0][0]））/2；

Pen_Point.yfac=（float）280/（pos_temp[2][1]-pos_temp[0][1]）；

Pen_Point.yoff=（320-Pen_Point.yfac*（pos_temp[2][1]+

pos_temp[0][1]））/2；

POINT_COLOR=BLUE；

LCD_Clear（WHITE）；

LCD_ShowString（35，110，"Touch Screen Adjust OK！"）；

delay_ms（1000）；

LCD_Clear（WHITE）；

return；

}

}

}

}

4下載與測試

在代碼編譯成功之后，我們通過下載代碼到ALIENTEK MiniSTM32開發板上，可以看到LCD顯示如圖1所示。

如果已經校準過了，則在等待2秒之后進入手寫界面，同時DS0開始閃爍，界面如圖2所示。

5結論與展望

我們借助ALIENTKE MiniSTM32開發板，編寫與設計程序，實現了TFTLCD觸摸屏控制，可以在觸摸屏上用筆或者手指輸入信息，非常方便，而且界面友好。

參考文獻

[1] 章毓晉.圖象處理和分析.北京：清華大學出版社，1999.

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