基于 TouchGFX 生成的代码中添加触摸功能的方法

只看该作者 · 2022-1-25 09:18

1. 引言
越来越多的智能设备会在 MCU 上实现图形界面，而 TouchGFX 是专门用于 ST MCU
上的图形界面设计软件，使图形界面在 MCU 上能达到类似智能手机的显示效果。
TouchGFX 图形引擎包括三部分：搜集、更新、渲染。其中在搜集阶段，图形引擎从外部
环境收集事件，这些事件通常是触摸和按钮事件。 TouchGFX 采样并将事件传递到应用程
序，这样原始触摸动作就被转换为更具体的应用程序的触摸事件。例如，点击（用户在显
示屏上按下或松开手指）、拖动（用户触摸显示屏并在显示屏上移动手指）、手势（用户
向一个方向快速移动手指，然后松开）等功能，这些操作都会被图形引擎识别并转发给当
前活动的 UI 元素。
本文主要介绍 TouchGFX 从显示器的触摸控制器读取触摸坐标，并将其传递给应用程
序的方法及原理，使开发者能够很容易的在 TouchGFX 生成的代码中添加触摸功能。

只看该作者 · 2022-1-25 09:19

2. TouchGFX 抽象层架构
TouchGFX 引擎通过 HAL 的具体子类来访问 HAL。这些子类由 TouchGFX Generator
生成， Generator 是创建抽象层的主要工具，可以生成反映 STM32CubeMX 配置的 HAL
部分，以及 CMSIS V1 或 V2 的 OSAL。通常 HAL 的架构如图 1 所示。

图1. TouchGFX 生成的代码层次结构
TouchGFX 抽象层（Abstraction Layer，简称 AL）具有一套特殊的职责，职责要么在
AL (HAL)的硬件部分实现，要么在与 TouchGFX Engine 同步的 AL 部分实现，典型的做法
是通过 RTOS (OSAL)来实现。图 2 总结了 TouchGFX AL 的主要职责，其中有一项任务就
是报告触摸与物理按钮事件， TouchGFX 将原始触摸动作转换为具体的触摸事件，并转发
给当前活动的 UI 元素。

图2. TouchGFX AL 主要职责

只看该作者 · 2022-1-25 09:20

3. 触摸功能实现步骤
要实现触摸功能，首先需通过 STM32CubeMX 正确配置触摸控制器和 MCU，并添加相
应驱动代码，保证 MCU 通过 I2C 或其他接口从触摸控制器读取信息，最后在
TouchController 接口函数中添加相应的实现代码。

只看该作者 · 2022-1-25 09:22

3.1. STM32CubeMX 配置
为了实现与触摸控制器的通讯，大多数触摸控制器都会连接至 I2C 总线，因此需要在
STM32CubeMX 中对 I2C 外设进行设置。许多 STM32 MCU 具有多个 I2C 外设，因此需选
择正确的 I2C 进行配置，此外还需配置相关 GPIO，图 3 是 I2C 在 STM32CubeMX 中的
配置界面，开发者需要根据触摸控制器驱动芯片进行正确配置。

图3. I2C STM32CubeMX 配置界面

配置好 I2C 后，还需添加 I2C 的驱动代码，如果没有用于触摸控制器的驱动代码，则
需要从头开始编写。 STM32Cube 固件库中提供了一些 I2C 通讯的驱动程序，开发者可以
从中参考相关代码进行修改使用。根据触摸控制器的数据手册，为确保通过读取寄存器可
以获取触摸坐标，首先要检查的是触摸控制器的 I2C 地址，然后读取“设备 ID”寄存器，
以进行测试，然后测试是否可以从触摸控制器接收到正确的 x 值和 y 值。

只看该作者 · 2022-1-25 09:23

3.2. 在接口函数中添加实现代码
在渲染新的一帧之前， TouchGFX 引擎从 TouchController 和 ButtonController 接口收
集外部输入。通过引擎将触摸控制器的坐标转换为点击、拖动和手势事件，并传递至应用
程序。一些触摸控制器能够报告多个触摸点， TouchGFX 不支持此功能，通常，只需选择
第一个触摸点。

图4. 由 TouchGFX Generator 生成的 ToucGFXConfiguration.cpp

TouchGFX 引擎在收集输入时，引擎会调用 tc 对象的 sampleTouch()函数。 TouchGFX
Generator 会生成一个 TouchController 类，并将接口函数定义为空。在
STM32TouchController.hpp 中会声明了 init()和 sampleTouch()两个成员函数，开发者需要
做的就是在 STM32TouchController.cpp 源文件中添加相应的实现代码，在 init()函数中添
加触摸控制器的初始化代码，在 sampleTouch()函数中添加相应实现代码，将读取的触摸
坐标值分配给 x 和 y，并返回是否检测到触摸。其中有多种实现 sampleTouch()函数的方
法：一种是在 sampleTouch()中轮询，另一种是基于中断实现。
在 sampleTouch() 中轮询：通过发送请求并轮询结果，从硬件触摸控制器(通常为 I2C)
读取触摸状态和触摸坐标，默认情况下，该函数每个 tick 时间被调用一次，如下图 5 所
示。

图5. 在 sampleTouch()中轮询
基于中断： I2C 读取命令由定时器定期启动，或作为对触摸硬件外部中断的响应而启
动。图 6 中 STM32TouchController.cpp 代码显示了 sampleTouch 如何在 RTOS 的系统中
实现。当触摸事件产生时， I2C 会产生中断，并将数据通过消息队列或全局变量提供给
STM32TouchController。

图6. 由 TouchGFX Generator 生成的 ToucGFXConfiguration.cpp

只看该作者 · 2022-1-25 09:27

4. 小结
本文介绍了 TouchGFX 从显示器的触摸控制器读取触摸坐标，并将其传递给应用程序
的方法及原理。通过 STM32CubeMX 来初始化 I2C 外设，添加相应的驱动代码，然后在
STM32TouchController.cpp 源文件中实现 init()和 sampleTouch()函数，开发者就能够很容
易的为 TouchGFX 工程添加触摸功能。