本文共有三個內容：一、電阻觸摸屏的原理；二、XPT2046的控制字與數字接口；三、程序源碼講解（參考正點原子的代碼）

一、電阻觸摸屏的原理，上圖：

圖上的文字介紹了觸摸的原理，下面總結一下觸摸的原理：

觸摸屏工作主要是兩個電阻屏（上下兩層）在工作，如上圖，當某一層電級加上電壓時，會在該網絡上形成電壓梯度。如果有外力使得上下兩層在某一點接觸，則在未加電壓的那一層可以測得接觸點的電壓，從而得出接觸點的坐標（X或Y）。舉個例子：當我們在上層的電極間（Y+和Y-）加上電壓，則會在上層形成電壓梯度（這里讀者可以想想AD轉換的原理），當有外力使得上下兩層在某一點接觸時，在底層X層就可以測得接觸點處的電壓（每個點電壓都不同），再根據測得電壓和電極電壓的關系與距離成正比關系（看上圖的關系式）就可以得到該點的Y坐標。然后，將電壓切換到下層電極（X+和X-）上，并在頂層Y層上測量接觸點的電壓，從而得到X坐標。

原理說完了，不知道讀者注沒注意到上一段中提到 ‘要測得接觸點的電壓’，怎么測得電壓還轉換為數字呢？那就需要一個AD轉換器，AD轉換器在哪兒？下面就來介紹一下本文中的觸摸屏控制芯片-XPT2046：4導線控制器；內含12位分辨率，125KHz轉換速率逐步逼近型A/D轉換器；支持從1.5V~5.25V的低電壓IO接口。通過兩次AD轉換查出被按的屏幕位置。除此之外，該芯片還有內部自帶2.5V參考電壓作為輔助輸入，溫度測量和電池監測模式，電池監測的范圍可以從0V~6V，功耗小等等。XPT2046引腳圖如下：

二、XPT2046的控制字與數字接口：

再來看XPT2046的數字接口（傳輸格式）：

下面詳細解釋下XPT2046的轉換時序：

1、為完成一次電壓切換和AD轉換，前8個時鐘通過DIN引腳往XPT2046發8位控制字節（控制字）；

2、轉換器收到有關下次轉換的足夠信息之后，接著根據獲得的信息設置輸入多路選擇器和參考源輸入，并進入采樣模式；

3、3個多時鐘周期后，控制字節設置完成，轉換器進入轉換狀態；

4、接著12個時鐘周期你將完成真正的AD轉換；

5、如果是度量比例轉換方式（控制字節的第2位）=0，驅動器將一直工作，第13個時鐘將輸出轉換結果的最后一位，剩下3個時鐘完成轉換器忽略的最后字節。

一次完整的轉換需要24個串行同步時鐘（DCLK）來完成。

三、程序源碼講解（參考正點原子的代碼）

首先我們要知道觸摸屏控制器XPT2046的哪些引腳與STM32的IO相連。在上文的XPT2046引腳圖中，11，12，13，14，15，16引腳，13引腳（轉換狀態信號）不用；第二，我們這里不用筆中斷（引腳11），而是將筆中斷引腳接到了STM32的F10上。

注意：拿萬用表測F10引腳，不觸摸時輸出3.3幾V，觸摸屏幕時，此引腳會輸出低電平（0V）。其實我之前用的是示波器測的，不觸摸時輸出3.3幾V，當觸摸時，F10的輸出電壓會在幾百mV到2V之間，不知道咋回事，折騰半天。可能是我不會使示波器。感興趣的讀者可以去測一測

1、通過模擬SPI時序往XPT2046中寫一個字節void TP_Write_Byte（u8 num）

和通過模擬SPI時序從XPT2046中讀取adc值（AD轉換結果）u16 TP_Read_AD（u8 CMD），

這里說一下，形參CMD是命令控制字，詳情第二講。。這里我們可以CMD_RDX=0xD0和CMD_RDY=0x90傳入CMD中，就是讀取X方向的AD值時，把控制字的A2~A0配置為101，讀取Y方向的AD值時，把控制字的A2~A0配置為001，都是選擇12位模式，差分輸入，低功率模式。

注意：這里提一下為什么要用差分輸入模式：手冊說，配置為差分輸入模式可有效消除由于驅動開關的寄生電阻及外部的干擾帶來的測量誤差，提高轉換精度。

一般來說我們要調用多次u16 TP_Read_AD（u8 CMD）這個函數，因為一次轉換往往與真實值存在較大誤差，故我們設定一個次數：READ_TIMES，多次轉換。然后斬頭去尾留中間，再取平均值，這樣得到的AD轉換結果就相當精確了。看函數u16 TP_Read_XOY（u8 xy）。

2、還有u8 TP_Read_XY（u16 *x，u16 *y）就是同時讀取X、Y的AD轉換值，是上一個函數u16 TP_Read_XOY（u8 xy）的升級版~

而u8 TP_Read_XY2（u16 *x，u16 *y）是連續兩次讀取X和Y的AD轉換值，并將有效的AD值存入*x和*y指向的內存中，這樣得到的AD值就很準確了，再通過相應的比例計算就可以轉換為實際坐標了。。

上面一直在講AD值的精確獲取。。。下面就要把獲得的精確AD值轉換為實際坐標。譬如我們點了一下觸摸屏，返回的AD值為（1600，1200），即觸點X方向的AD值為1600，Y方向的AD值為1200，下面就是介紹如何把像1600和1200這種AD值轉換為實際坐標。

在轉換為實際坐標之前要講一下一個非常重要的知識點------觸摸屏校正，為什么要校正，博主在這里就不給大家列舉了，請讀者自己查閱相關資料~

校正原理（借鑒了一些網絡上的優秀文章）：

因為我們再實際中無法確定TFT屏的原點，那么我們只能在TFT屏上先確定4個點，如圖：

這4個點的坐標是我們知道的，然后用筆去觸摸這4個點，記錄下這4個點的AD值，分別為：（AD_X1，AD_Y1），（AD_X2，AD_Y2），（AD_X3，AD_Y3），（AD_X4，AD_Y4），根據這四個點，我們計算出四個校準參數（下文會詳細介紹）：xfac，yfac，xoff，yoff，我們把得到的所有物理坐標都按這個關系式來計算：

LCDx=xfac*Px+xoff

LCDy=yfac*PY+yoff

其中（LCDx，LCDy）是在LCD上的實際坐標（像素坐標），（Px，Py）是從觸摸屏讀到的物理坐標。剩下4個參數，下文會介紹

校正代碼：

圖上畫紅圈的，請讀者注意tp_dev.sta狀態位的變化，下面就進入第二個紅圈：tp_dev.scan（1）觸摸掃描函數中看看，這里scan是函數指針：

這里應該從校準函數中說，應該能好理解。→_→在校準函數中，不斷掃描TP_Scan（）函數，如果這時候你觸摸了一下屏幕，PEN所對應STM32的引腳將會從高電平跳變為低電平，詳情看上文第二講的注意→_→。即Ttp_dev.sta=1100，0000（根據上圖第一個方框得出）。不滿足校準函數中的if（（tp_dev.sta&0xc0）==TP_CATH_PRES），故不會進行下面的畫點。如果之前并沒有按下觸摸屏，這時同樣是不滿足上面if的。如果之前按下后松下了，這時Ttp_dev.sta=0111，1111，這時滿足校準函數中的if（（tp_dev.sta&0xc0）==TP_CATH_PRES），然后在校準函數中標記下觸摸已經被處理了（清除tp_dev.sta），清除第一個點，畫第二個點，清除第二個點，畫第三個點，清除第三個點，畫第四個點，清除第四個點。也就是，觸摸屏幕有兩個狀態：按下和松開。當按下時，程序執行的是將按下的AD值坐標存到兩個數組中即上圖中的TP_Read_XY2（&tp_dev.x［0］，&tp_dev.y［0］）；當松開時，清除原來的點，并畫一個新點。這樣觸摸4次。

在校準函數中，由于之前重復觸摸了4下屏幕，觸摸的4個點的AD值被存入到了pos_temp［4］［2］數組中，然后算出（x1，y1），

（x2，y2）之間的距離d1和（x3，y3），（x4，y4）之間的距離d2，把這兩個水平距離相除得到一個比值fac1；再計算出（x1，y1），（x3，y3）之間的距離d3和（x2，y2），（x4，y4）之間的距離d4，把這兩豎直方向的距離相除，得到一個比值fac2.如果0.95《fac1《1.05且0.95《fac2《1.05則認為校準成功。否則顯示觸摸的AD值，不斷校正。如果校準成功，就計算AD值與實際坐標之間的校準參數，并將這些校準參數存到EEPROM（斷點可保存數據）中。每次重新上電系統初始化后再讀出來。

xfac、yfac：每個AD點對應的像素點數目。（液晶理論寬度-40）/（x2-x1） 即液晶理論寬度點陣值/AD測量值

xoff、yoff：測量誤差值。［液晶理論寬度點陣值 - 每AD值對應多少點陣*（AD測量值）］/2 = 測量誤差值（理論值為 20 點陣，實際是有誤差的）
編輯：hfy