STM32 SPI驅(qū)動觸摸屏(XPT2046)（下）

電阻屏是通過檢測觸點處的電壓來確定位置的，電壓受到電阻材料的影響，而生產(chǎn)中不同批次的電阻材料可能會有偏差，因此需要先定位幾個點來確定屏幕的偏移量 ( 也就是校準(zhǔn) ) ，以后通過校準(zhǔn)得來的偏移量調(diào)整坐標(biāo)輸出，才能準(zhǔn)確通過電壓反映坐標(biāo)。而電容屏是直接由多個電容組成的矩陣，檢測時可獲知整個電容矩陣中哪些電容發(fā)生了改變，而且各個電容在生產(chǎn)時就確認了它在觸摸屏中的坐標(biāo)，所以只要獲知哪些電容發(fā)生了變化，就可直接得出觸點位置，無須校準(zhǔn)。

由于用的是電阻屏，所以這里需要進行校準(zhǔn)。

屏幕坐標(biāo)與AD轉(zhuǎn)換結(jié)果也不是相等的，面是存在一定比例關(guān)系，也就是說AD轉(zhuǎn)換結(jié)果與實際屏幕坐標(biāo)之間是一條不過坐標(biāo)原點，且斜率不為1的直線，線性關(guān)系可表示為：

**LCD_X=KxADC_x+offset_x

LCD_Y=KyADC_y+offset_y *

式中LCD_X和LCD_ Y是LCD屏幕上的坐標(biāo)位置，ADC_x和ADCy為點擊屏上(LCDX.，LCD Y)時所采集的AD值，Kx和Ky是兩者之同的比例關(guān)系，而 offset_x和 offset_y則為兩者相對于坐標(biāo)原點時的的偏移量。屏幕上點的坐標(biāo)與其AD值之間的關(guān)系可用圖表示：

由圖可知，只要確定線性關(guān)系當(dāng)中的Kx、Ky及 Offset_x和 Offset_y,當(dāng)獲取到觸摸點對應(yīng)的AD值時，即可確定觸摸點的位置，比較簡單的方法是采集屏幕的左上角(0，0)位置和右下角(239，319)位置的AD值，假定為(ad_x0，ad_y0)和(ad_x1，ad_y1)，有了坐標(biāo)和AD值，即可確定線性關(guān)系，Kx＝(ad_x1- ad_x1)/239；Ky=( ade y1-ad_y0)/319，確定了Kx和Ky即可確定 Offset_x和Offset_y，從而最終確定線性關(guān)系，以后點擊屏幕任意點，都可根據(jù)線性關(guān)系確定屏幕坐標(biāo)位置。

通常，由于LCD屏幕邊界處存在較多的噪點，為了更為準(zhǔn)確地校準(zhǔn)屏幕，并確定線性關(guān)系，往往采用四點校屏法或五點校屏法，但本質(zhì)都是一樣的。四點校屏即在屏幕靠近四個角落的地方給定四個點，以提示用戶點擊這四點，并假定用戶點擊后所得的AD值就是這四個點的AD值(當(dāng)然，實際觸摸位置總是會存在一定偏差，若在一定誤差范圍內(nèi)，則認為觸摸點就是給定點)，從而根據(jù)給定位置和所得AD值，就可確定線性關(guān)系，原理與點擊左上角與右下角是一樣的。至于五點校屏，無非就是在屏幕中心位置又增加一參考點而已 。

先為校準(zhǔn)的參數(shù)定義一個結(jié)構(gòu)體：

typedef struct{
  float kx;
  float ky;
  float dx;
  float dy;
  u8 flag;        //用來標(biāo)識，是否校準(zhǔn)過
}TouchParam_Typedef;

校準(zhǔn)思路:在在屏幕上給出參考的點擊點，當(dāng)用戶觸摸屏幕時，假定所得的觸點AD值就是參考點的ADC，利用實際所得的AD值和參考坐標(biāo)，計算出一個線性關(guān)系。然后，再把觸點AD值代入所得的線性關(guān)系中，計算實際觸點的坐標(biāo)，若實際坐標(biāo)與給定坐標(biāo)滿足的誤差條件，則認為該直線即為線性關(guān)系。下面給出校準(zhǔn)示意圖：

這里采用四點校屏法，來確定線性關(guān)系中的比例系數(shù)和偏移量，即屏幕校準(zhǔn)。選擇4個參考點，參考點選取越靠邊界，范圍就越大，這樣校準(zhǔn)精度就越高，但是越靠近邊界，噪聲就越大，所以我們?nèi)ゾ嚯x邊界20的4個點來校準(zhǔn)：(20,20)、(220,20)、(20,300)、(220,300)。

void Touch_Adjust()
{
  u16 ref_Point[4][2] = {{20,20},{220,20},{20,300},{220,300}};
  u16 real_Point[4][2] = {0};
  Point_Typedef pt = {0xffff,0xffff};
  u16 err[4] = {0};
  u8 i = 0;
  s8 error = 0;

  LCD_ClearScreen(0xffff);

  while(1)
  {
    for(i=0;i< 4;i++)
    {
      //畫點
      //畫水平線
      LCD_DrawLine(ref_Point[i][0]-7,ref_Point[i][1],ref_Point[i][0]+7,ref_Point[i][1],RED);
      //畫垂直線
      LCD_DrawLine(ref_Point[i][0],ref_Point[i][1]-7,ref_Point[i][0],ref_Point[i][1]+7,RED);
      //畫圓圈
      LCD_DrawCircle(ref_Point[i][0],ref_Point[i][1],5,RED);
      while(GPIOB- >IDR & (1< 1)){}    //未觸摸
      Delay_ms(30);
      while(GPIOB- >IDR & (1< 1)){}  //未觸摸
      //暫時把采用的ADC值，存儲到real_Point中
      pt = Touch_GetPointADC();
      real_Point[i][0] = pt.x;
      real_Point[i][1] = pt.y;
        printf("%d,%drn",real_Point[i][0],real_Point[i][1]);
      //等待松手
      while((GPIOB- >IDR & (1< 1)) == 0){}

      //清除已觸摸的點
      LCD_DrawLine(ref_Point[i][0]-7,ref_Point[i][1],ref_Point[i][0]+7,ref_Point[i][1],0xffff);
      //畫垂直線
      LCD_DrawLine(ref_Point[i][0],ref_Point[i][1]-7,ref_Point[i][0],ref_Point[i][1]+7,0xffff);
      //畫圓圈
      LCD_DrawCircle(ref_Point[i][0],ref_Point[i][1],5,0xffff);
    }
    //4個點的ADC值已經(jīng)獲取,根據(jù)AD值和參考坐標(biāo)，求線性關(guān)系
    //利用第1點和第4點，求線性關(guān)系
    /*
        ref_Point[0][0] = Kx * real_Point[0][0] + dx;    (1)
        ref_Point[3][0] = Kx * real_Point[3][0] + dx;   (2)
      由(1)和(2)可得：
        Kx = (float)(ref_Point[3][0] - ref_Point[0][0])/(real_Point[3][0] - real_Point[0][0]);
        dx = (float)(ref_Point[3][0]*real_Point[0][0] - ref_Point[0][0]*real_Point[3][0])/(real_Point[0][0] - real_Point[3][0]);

        ref_Point[0][1] = Ky * real_Point[0][1] + dy;    (3)
        ref_Point[3][1] = Ky * real_Point[3][1] + dy;   (4)
      由(3)和(4)可得：
        Ky = (float)(ref_Point[3][1] - ref_Point[0][1])/(real_Point[3][1] - real_Point[0][1]);
        dy = (float)(ref_Point[3][1]*real_Point[0][1] - ref_Point[0][1]*real_Point[3][1])/(real_Point[0][1] - real_Point[3][1]);

    */
      touchParam.kx = (float)(ref_Point[3][0] - ref_Point[0][0])/(real_Point[3][0] - real_Point[0][0]);
      touchParam.dx = (float)(ref_Point[3][0]*real_Point[0][0] - ref_Point[0][0]*real_Point[3][0])/(real_Point[0][0] - real_Point[3][0]);

      touchParam.ky = (float)(ref_Point[3][1] - ref_Point[0][1])/(real_Point[3][1] - real_Point[0][1]);
      touchParam.dy = (float)(ref_Point[3][1]*real_Point[0][1] - ref_Point[0][1]*real_Point[3][1])/(real_Point[0][1] - real_Point[3][1]);

      //利用計算的線性關(guān)系，求實際觸點坐標(biāo)
      for(i=0;i< 4;i++)
      {
        real_Point[i][0] = touchParam.kx * real_Point[i][0] + touchParam.dx;
        real_Point[i][1] = touchParam.ky * real_Point[i][1] + touchParam.dy;

        printf("(%d,%d)rn",real_Point[i][0],real_Point[i][1] );
      }

      //引入誤差條件（如果4個實際點都在小圓內(nèi)，此認為校準(zhǔn)通過，）
      for(i=0;i< 4;i++)
      {
        //這里計算距離平方
        err[i] = (real_Point[i][0] - ref_Point[i][0]) * (real_Point[i][0] - ref_Point[i][0])
                + (real_Point[i][1] - ref_Point[i][1]) * (real_Point[i][1] - ref_Point[i][1]);
        printf("err[%d]=%drn",i,err[i]);
      }

      //誤差判斷
      if(err[0]< 100 && err[1]< 100 && err[2]< 100 && err[3]< 100)
      {
        //認為校準(zhǔn)通過(存儲到24c02或w25q64中，以24c02為例)
        touchParam.flag = 0xaa;  
        AT24C02_ContinueWrite(TOUCH_PARAM_ADD,(u8 *)&touchParam,sizeof(touchParam),&error);
        break;
      }
  }
  //校準(zhǔn)通過
  LCD_Print(50,160,(u8 *)"Adjust ok",0,0xffff,1,24);
  Delay_ms(3000);
  LCD_ClearScreen(0xffff);
}

校準(zhǔn)函數(shù)編寫完成，需要添加到觸摸屏初始化函數(shù)中，初始化GPIO時判斷是否已經(jīng)校準(zhǔn)過，沒有校準(zhǔn)過就進行校準(zhǔn)。

void Touch_Init()
{
  s8 error = 0;

  Touch_gpio_Init();
  AT24C02_ContinueRead(TOUCH_PARAM_ADD,(u8 *)&touchParam,sizeof(touchParam),&error);

  if(touchParam.flag != 0x77)    //沒有校準(zhǔn)
    Touch_Adjust();
}

接著編寫主函數(shù)進行測試。

#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "stdio.h"
#include "touch.h"
#include "AT24C02.h"
#include "ili9341.h"
#include "lcd.h"


int main()
{
  Usart1_Init(115200);
  AT24C02_Init();
  LCD_Init();
  Touch_Init();

  while(1)
  {}
}

運行后，顯示一個校準(zhǔn)點，點擊該點校準(zhǔn)后，第一個校準(zhǔn)點被擦除，顯示第二個校準(zhǔn)點，這樣依次校準(zhǔn)四個校準(zhǔn)點，校準(zhǔn)結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，屏幕顯示Adjust ok,延時3秒后，屏幕被清為白色，觸摸屏校準(zhǔn)成功，接下來就可以在校準(zhǔn)好的基礎(chǔ)上在觸摸屏上做其他應(yīng)用了。

測試結(jié)果如下圖所示：