【HAL库每天一例】第056例：LCD-触摸画笔

开发板

【HAL库每天一例】系列例程从今天开始持续更新。。。。。
我们将坚持每天至少发布一个基于YS-F1Pro开发板的HAL库例程，
该系列例程将带领大家从零开始使用HAL库，后面会持续添加模块应用例程。
同样的，我们还程序发布基于HAL库的指导文档和视频教程，欢迎持续关注，并提出改进意见。
例程下载：
资料包括程序、相关说明资料以及软件使用截图
链接：http://pan.baidu.com/s/1i574oPv
密码：r3s3
（硬石YS-F1Pro开发板HAL库例程持续更新1. 软件设计之基本裸机例程(HAL库版本)YSF1_HAL-056. LCD-触摸画笔）
/**
  ******************************************************************************
  *                         硬石YS-F1Pro开发板例程功能说明
  *
  *  例程名称: YSF1_HAL-056. LCD-触摸画笔
  *
  ******************************************************************************
  * 说明：
  * 本例程配套硬石STM32开发板YS-F1Pro使用。
  *
  * 淘宝：
  * 论坛：http://www.ing10bbs.com
  * 版权归硬石嵌入式开发团队所有，请勿商用。
  ******************************************************************************
  */

【1】例程简介
  电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和
Y坐标的电压。
  电阻式触摸屏是一种传感器，基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均
涂有ITO（纳米铟锡金属氧化物）涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄
膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处
理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。
  四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏
幕的底部和顶部各有一条水平总线。
  本例程实现触摸屏数据读取并实现校准算法。

【2】跳线帽情况
******* 为保证例程正常运行，必须插入以下跳线帽 **********
丝印编号    IO端口    目标功能引脚       出厂默认设置
  JP1       PA10       TXD(CH340G)       已接入
  JP2       PA9       RXD(CH340G)       已接入

【3】操作及现象
把3.5寸TFT液晶模组插入开发板中间液晶接口上，使用开发板配套的MINI USB线连接到开发
板标示“调试串口”字样的MIMI USB接口（需要安装驱动），在电脑端打开串口调试助手工
具，设置参数为115200 8-N-1。下载完程序之后，在串口调试助手窗口可接收到液晶模组ID
信息等信息，程序会读取存放在串行Flash上的触摸屏校准参数，如果读到数据不合法，则进行
触摸屏校准程序，否则直接进入触摸画板程序。

/******************* (C) COPYRIGHT 2015-2020 硬石嵌入式开发团队 *****END OF FILE****/

bsp_touch.c文件内容

/**
******************************************************************************
* 文件名程: bsp_touch.c
* 作者: 硬石嵌入式开发团队
* 版本: V1.0
* 编写日期: 2015-10-04
* 功能: 电阻触摸底层驱动函数
******************************************************************************
* 说明：
* 本例程配套硬石stm32开发板YS-F1Pro使用。
*
* 淘宝：
* 论坛：http://www.ing10bbs.com
* 版权归硬石嵌入式开发团队所有，请勿商用。
******************************************************************************
*/
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "lcd/bsp_lcd.h"
#include "usart/bsp_debug_usart.h"
#include "spiflash/bsp_spiflash.h"
#include "touch/bsp_touch.h"
#include
#include
/* 私有类型定义 --------------------------------------------------------------*/
/* 私有宏定义 ----------------------------------------------------------------*/
/* 私有变量 ------------------------------------------------------------------*/
XPT2046_Calibration cal_value={0};
/* 扩展变量 ------------------------------------------------------------------*/
/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
/**
* 函数功能: 电阻触摸相关GPIO初始化
* 输入参数: 无
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
void Touch_Init_GPIO(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* 开启GPIO时钟 */
XPT2046_EXTI_GPIO_CLK_ENABLE();
XPT2046_SPI_GPIO_CLK_ENABLE();
/* 模拟SPI GPIO初始化 */
GPIO_InitStruct.Pin = XPT2046_SPI_CLK_PIN|XPT2046_SPI_MOSI_PIN|XPT2046_SPI_CS_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
HAL_GPIO_Init(XPT2046_SPI_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = XPT2046_SPI_MISO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(XPT2046_SPI_PORT, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = XPT2046_EXTI_PIN;
HAL_GPIO_Init(XPT2046_EXTI_PORT, &GPIO_InitStruct);
/* 拉低片选，选择XPT2046 */
XPT2046_CS_LOW();
}
/**
* 函数功能: us 级别延时，不是很精确
* 输入参数: cnt：延时时间
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
static void XPT2046_DelayUS ( __IO uint32_t ulCount )
{
uint32_t i;
for ( i = 0; i < ulCount; i ++ )
{
uint8_t uc = 12; //设置值为12，大约延1微秒
while ( uc -- ); //延1微秒
}
}
/**
* 函数功能: 写命令
* 输入参数: CHX 0x90 //通道Y+的选择控制字
* CHY 0xd0 //通道X+的选择控制字
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
static void XPT2046_WriteCMD(uint8_t ucCmd)
{
uint8_t i;
XPT2046_MOSI_LOW();
XPT2046_CLK_LOW();
for ( i = 0; i < 8; i ++ )
{
( ( ucCmd >> ( 7 - i ) ) & 0x01 ) ? XPT2046_MOSI_HIGH() : XPT2046_MOSI_LOW();
XPT2046_DelayUS ( 5 );
XPT2046_CLK_HIGH();
XPT2046_DelayUS ( 5 );
XPT2046_CLK_LOW();
}
}
/**
* 函数功能: 读数据
* 输入参数: 无
* 返回值: short：读到的数据
* 说明：无
*/
static uint16_t XPT2046_ReadCMD ( void )
{
uint8_t i;
uint16_t usBuf=0, usTemp;
XPT2046_MOSI_LOW();
XPT2046_CLK_HIGH();
for ( i=0;i<12;i++ )
{
XPT2046_CLK_LOW();
usTemp = XPT2046_MISO_READ();
usBuf |= usTemp << ( 11 - i );
XPT2046_CLK_HIGH();
}
return usBuf;
}
/**
* 函数功能: 选择一个模拟通道，启动ADC，并返回ADC采样结果
* 输入参数: _ucCh = 0x90 表示Y通道；
* 0xd0 表示X通道
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
uint16_t XPT2046_ReadAdc(uint8_t _ucCh)
{
XPT2046_WriteCMD(_ucCh);
return XPT2046_ReadCMD();
}
/**
* 函数功能: 校正触摸时画十字专用
* 输入参数: x：十字中点x轴
* y：十字中点y轴
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
void LCD_DrawCross(uint16_t x,uint16_t y)
{
LCD_DrawLine(x-10,y,x+10,y,RED);
LCD_DrawLine(x,y-10,x,y+10,RED);
}
/**
* 函数功能: 读取TP x y 的AD值(12bit，最大是4096)
* 输入参数: x：读到AD值
* y：读到AD值
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
void XPT2046_ReadAdc_XY(int16_t *sX_Ad,int16_t *sY_Ad)
{
int16_t sX_Ad_Temp, sY_Ad_Temp;
sX_Ad_Temp = XPT2046_ReadAdc(XPT2046_CHANNEL_X);
XPT2046_DelayUS(10);
sY_Ad_Temp = XPT2046_ReadAdc(XPT2046_CHANNEL_Y);
* sY_Ad = sX_Ad_Temp;
* sX_Ad = sY_Ad_Temp;
}
/**
* 函数功能: 得到简单滤波之后的X Y
* 输入参数: pTouch_AD_x：保存测量X+对应的AD值
* pTouch_AD_y：保存测量Y+对应的AD值
* wait：松开等待使能
* 参数 1：使能等待松开
* 0：无需等待松开
* 返回值: 无
* 说明：画板应用实例专用,不是很精准，但是速度比较快
*/
static uint8_t XPT2046_ReadAdc_Smooth_XY(int32_t *pTouch_AD_x,int32_t *pTouch_AD_y,uint8_t wait)
{
uint8_t ucCount = 0, i;
int16_t sAD_X, sAD_Y;
int16_t sBufferArray[2][10]={{0},{0}}; //坐标X和Y进行多次采样
int32_t lX_Min, lX_Max, lY_Min, lY_Max;
while(ucCount<10)
{
if(XPT2046_EXTI_Read() == XPT2046_EXTI_ActiveLevel)
{
XPT2046_ReadAdc_XY(&sAD_X,&sAD_Y);
sBufferArray[0][ucCount]=sAD_X;
sBufferArray[1][ucCount]=sAD_Y;
ucCount ++;
}
else if(wait==0)
break;
}
while(wait)
{
if(XPT2046_EXTI_Read() != XPT2046_EXTI_ActiveLevel)break;
}
if(ucCount==10)
{
lX_Max=lX_Min=sBufferArray[0][0];
lY_Max=lY_Min=sBufferArray[1][0];
for(i=1;i<10;i++)
{
if(sBufferArray[0][i]
lX_Min=sBufferArray[0][i];
else if(sBufferArray[0][i]>lX_Max)
lX_Max=sBufferArray[0][i];
}
for(i=1;i<10;i++)
{
if(sBufferArray[1][i]
lY_Min=sBufferArray[1][i];
else if(sBufferArray[1][i]>lY_Max)
lY_Max=sBufferArray[1][i];
}
/*去除最小值和最大值之后求平均值*/
*pTouch_AD_x=(sBufferArray[0][0]+sBufferArray[0][1]+sBufferArray[0][2]+sBufferArray[0][3]+sBufferArray[0][4]+
sBufferArray[0][5]+sBufferArray[0][6]+sBufferArray[0][7]+sBufferArray[0][8]+sBufferArray[0][9]-lX_Min-lX_Max)>>3;
*pTouch_AD_y=(sBufferArray[1][0]+sBufferArray[1][1]+sBufferArray[1][2]+sBufferArray[1][3]+sBufferArray[1][4]+
sBufferArray[1][5]+sBufferArray[1][6]+sBufferArray[1][7]+sBufferArray[1][8]+sBufferArray[1][9]-lX_Min-lX_Max)>>3;
return 0;
}
*pTouch_AD_x=-1;
*pTouch_AD_y=-1;
return 1;
}
/**
* 函数功能: 电阻屏校准算法实现
* 输入参数: XPT2046_Calibration结构体指针
* 返回值: 0：计算成功，1：无法计算
* 说明：无
*/
static uint8_t perform_calibration(XPT2046_Calibration *cal)
{
int j;
float n, x, y, x2, y2, xy, z, zx, zy;
float det, a, b, c, e, f, i;
float scaling = 65536.0;
// Get sums for matrix
n = x = y = x2 = y2 = xy = 0;
for(j=0;j<5;j++) {
n += 1.0;
x += (float)cal->touch_x[j];
y += (float)cal->touch_y[j];
x2 += (float)(cal->touch_x[j]*cal->touch_x[j]);
y2 += (float)(cal->touch_y[j]*cal->touch_y[j]);
xy += (float)(cal->touch_x[j]*cal->touch_y[j]);
}
// Get determinant of matrix -- check if determinant is too small
det = n*(x2*y2 - xy*xy) + x*(xy*y - x*y2) + y*(x*xy - y*x2);
if(det < 0.1 && det > -0.1) {
// printf("ts_calibrate: determinant is too small -- %fnr",det);
return 1;
}
// Get elements of inverse matrix
a = (x2*y2 - xy*xy)/det;
b = (xy*y - x*y2)/det;
c = (x*xy - y*x2)/det;
e = (n*y2 - y*y)/det;
f = (x*y - n*xy)/det;
i = (n*x2 - x*x)/det;
// Get sums for x calibration
z = zx = zy = 0;
for(j=0;j<5;j++) {
z += (float)cal->lcd_x[j];
zx += (float)(cal->lcd_x[j]*cal->touch_x[j]);
zy += (float)(cal->lcd_x[j]*cal->touch_y[j]);
}
// Now multiply out to get the calibration for framebuffer x coord
cal->adjust[0] = (int32_t)((a*z + b*zx + c*zy)*(scaling));
cal->adjust[1] = (int32_t)((b*z + e*zx + f*zy)*(scaling));
cal->adjust[2] = (int32_t)((c*z + f*zx + i*zy)*(scaling));
// printf("%f %f %fnr",(a*z + b*zx + c*zy),
// (b*z + e*zx + f*zy),
// (c*z + f*zx + i*zy));
// Get sums for y calibration
z = zx = zy = 0;
for(j=0;j<5;j++) {
z += (float)cal->lcd_y[j];
zx += (float)(cal->lcd_y[j]*cal->touch_x[j]);
zy += (float)(cal->lcd_y[j]*cal->touch_y[j]);
}
// Now multiply out to get the calibration for framebuffer y coord
cal->adjust[3] = (int32_t)((a*z + b*zx + c*zy)*(scaling));
cal->adjust[4] = (int32_t)((b*z + e*zx + f*zy)*(scaling));
cal->adjust[5] = (int32_t)((c*z + f*zx + i*zy)*(scaling));
// printf("%f %f %fnr",(a*z + b*zx + c*zy),
// (b*z + e*zx + f*zy),
// (c*z + f*zx + i*zy));
// If we got here, we're OK, so assign scaling to a[6] and return
cal->adjust[6] = (int32_t)scaling;
return 0;
}
/**
* 函数功能: 触摸屏校正函数
* 输入参数: 无
* 返回值: 0：校正成功
* 1：校正失败
* 说明：无
*/
uint8_t XPT2046_Touch_Calibrate(void)
{
uint8_t i;
uint16_t usTest_x=0,usTest_y=0;
/* 设定“十”字交叉点的坐标 */
cal_value.lcd_x[0]=20;
cal_value.lcd_y[0]=20;
cal_value.lcd_x[1]=20;
cal_value.lcd_y[1]=LCD_DEFAULT_HEIGTH-20;
cal_value.lcd_x[2]=LCD_DEFAULT_WIDTH-20;
cal_value.lcd_y[2]=cal_value.lcd_y[1];
cal_value.lcd_x[3]=cal_value.lcd_x[2];
cal_value.lcd_y[3]=cal_value.lcd_y[0];
cal_value.lcd_x[4]=LCD_DEFAULT_WIDTH/2;
cal_value.lcd_y[4]=LCD_DEFAULT_HEIGTH/2;
for(i=0; i<5; i++)
{
LCD_Clear(0, 0,LCD_DEFAULT_WIDTH, LCD_DEFAULT_HEIGTH, BACKGROUND);
LCD_DispString_EN(50,120,"Touch Calibrate...",BACKGROUND,BLUE,USB_FONT_24);
LCD_DispChar_EN(150, 80, i+'1',BACKGROUND,RED,USB_FONT_24);
/* 适当的延时很有必要 */
XPT2046_DelayUS(200000);
LCD_DrawCross(cal_value.lcd_x[i],cal_value.lcd_y[i]); //显示校正用的“十”字
XPT2046_ReadAdc_Smooth_XY(&cal_value.touch_x[i],&cal_value.touch_y[i],1);
}
if(perform_calibration(&cal_value)==1)
{
// printf("Calibration failed.nr");
return 1;
}
/* 用原始参数计算出原始参数与坐标的转换系数。 */
for(i=0; i<2; i++)
{
int xtemp,ytemp,usGap_x,usGap_y;
xtemp=cal_value.touch_x[2*i];
ytemp=cal_value.touch_y[2*i];
// printf("before Calibration x=(%d)-> %d y=(%d)-> %dnr",cal_value.lcd_x[2*i],xtemp,cal_value.lcd_y[2*i],ytemp);
usTest_x=(int)((cal_value.adjust[0]+cal_value.adjust[1]*xtemp+cal_value.adjust[2]*ytemp)/cal_value.adjust[6]);
usTest_y=(int)((cal_value.adjust[3]+cal_value.adjust[4]*xtemp+cal_value.adjust[5]*ytemp)/cal_value.adjust[6]);
// printf("after Calibration x = %d y=%dnr",usTest_x,usTest_y);
usGap_x=(usTest_x>cal_value.lcd_x[2*i])?(usTest_x-cal_value.lcd_x[2*i]):(cal_value.lcd_x[2*i]-usTest_x); //实际X坐标与计算坐标的绝对差
usGap_y=(usTest_y>cal_value.lcd_y[2*i])?(usTest_y-cal_value.lcd_y[2*i]):(cal_value.lcd_y[2*i]-usTest_y); //实际Y坐标与计算坐标的绝对差
if((usGap_x>10)||(usGap_y>10))
{
LCD_Clear(0, 0,LCD_DEFAULT_WIDTH, LCD_DEFAULT_HEIGTH, BACKGROUND);
LCD_DispString_EN(80,100,"Calibrate fail",BACKGROUND,RED,USB_FONT_24);
LCD_DispString_EN(110,130,"try again",BACKGROUND,RED,USB_FONT_16);
XPT2046_DelayUS(1000000);
return 1;
}
}
cal_value.cal_flag = 0xAA55;
SPI_FLASH_SectorErase(XPT2046_SPIFLASH_ADDR);
SPI_FLASH_BufferWrite((uint8_t *)&cal_value,XPT2046_SPIFLASH_ADDR, sizeof(XPT2046_Calibration));
LCD_Clear(0, 0,LCD_DEFAULT_WIDTH, LCD_DEFAULT_HEIGTH, BACKGROUND);
LCD_DispString_EN(50,100,"Calibrate Succed",BACKGROUND,BLUE,USB_FONT_24);
XPT2046_DelayUS(1000000);
LCD_Clear(0, 0,LCD_DEFAULT_WIDTH, LCD_DEFAULT_HEIGTH, BACKGROUND);
return 0;
}
/**
* 函数功能: 获取 XPT2046 触摸点（校准后）的坐标
* 输入参数: pLCD_x：校准后x的坐标
* pLCD_y：校准后y的坐标
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
void XPT2046_Get_TouchedPoint(uint16_t *pLCD_x,uint16_t *pLCD_y)
{
int xtemp,ytemp;
if(XPT2046_ReadAdc_Smooth_XY(&xtemp,&ytemp,0)==0)
{
*pLCD_x=(uint16_t)((cal_value.adjust[0]+cal_value.adjust[1]*xtemp+cal_value.adjust[2]*ytemp)/cal_value.adjust[6]);
*pLCD_y=(uint16_t)((cal_value.adjust[3]+cal_value.adjust[4]*xtemp+cal_value.adjust[5]*ytemp)/cal_value.adjust[6]);
}
else
{
*pLCD_x=0xFFFF;
*pLCD_y=0xFFFF;
}
}
/**
* 函数功能: 在LCD指定位置画一个大点(包含9个小点)
* 输入参数: x：x坐标
* y：y坐标
* usColor：点的颜色
* 返回值: 无
* 说明：无
*/
void Palette_draw_point(uint16_t x, uint16_t y,uint16_t usColor)
{
LCD_SetPointPixel ( x-1, y-1, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x, y-1, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x+1, y-1, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x-1, y, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x, y, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x+1, y, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x-1, y+1, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x, y+1, usColor );
LCD_SetPointPixel ( x+1, y+1, usColor );
}

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