如何使用STM32 HAL库驱动TFT-LCD实现手画板功能

只看该作者 · 2023-11-21 00:08

硬件设计
所有这些资源与STM32的连接图，在前面都已经介绍了，这里我们只针对TFTLCD模块与STM32的连接端口再说明一下，TFTLCD模块的触摸屏（电阻触摸屏）总共有5根线与STM32连接，连接电路图如下所示：

只看该作者 · 2023-11-21 00:08

软件设计
打开工程可以发现，我们在工程中添加了touch.c、touch.h等文件，并保存在Drive分组下面。其中，touch.c和touch.h是电阻触摸屏部分的代码。顺带兼电容触摸屏的管理控制，其他则是电容触摸屏部分的代码。

只看该作者 · 2023-11-21 00:08

打开touch.c文件，在里面输入与触摸屏相关的代码（主要是电阻触摸屏的代码），这里我们也不全部贴出来了，仅介绍几个重要的函数。首先我们要介绍的是TP_Read_XY2这个函数，该函数专门用于从电阻式触摸屏控制IC读取坐标的值（0~4095），TP_Read_XY2的代码如下：

只看该作者 · 2023-11-21 00:08

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

该函数采用了一个非常好的办法来读取屏幕坐标值，就是连续读两次，两次读取的值之差不能超过一个特定的值（ERR_RANGE），通过这种方式，我们可以大大提高触摸屏的准确度。另外该函数调用的TP_Read_XY函数，用于单次读取坐标值。TP_Read_XY也采用了一些软件滤波算法，具体见源码。接下来，我们介绍另外一个函数TP_Adjust，该函数源码如下：

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

TP_Adjust是此部分最核心的代码，在这里，给大家介绍一下我们这里所使用的触摸屏校正原理：我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就是触摸屏最怕出现的问题：漂移。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现并不是很严重。所以很多应用触摸屏的系统启动后，进入应用程序前，先要执行校准程序。通常应用程序中使用的LCD坐标是以像素为单位的。比如说：左上角的坐标是一组非0的数值，比如（20，20），而右下角的坐标为（220，300）。这些点的坐标都是以像素为单位的，而从触摸屏中读出的是点的物理坐标，其坐标轴的方向、XY值的比例因子、偏移量都与LCD坐标不同，所以，需要在程序中把物理坐标首先转换为像素坐标，然后再赋给POS结构，达到坐标转换的目的。

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

校正思路：在了解了校正原理之后，我们可以得出下面的一个从物理坐标到像素坐标的转换关系式： LCDx=xfacPx+xoff； LCDy=yfacPy+yoff；

其中(LCDx,LCDy)是在LCD上的像素坐标，（Px,Py）是从触摸屏读到的物理坐标。xfac，yfac分别是X轴方向和Y轴方向的比例因子，而xoff和yoff则是这两个方向的偏移量。

这样我们只要事先在屏幕上面显示4个点（这四个点的坐标是已知的），分别按这四个点就可以从触摸屏读到4个物理坐标，这样就可以通过待定系数法求出xfac、yfac、xoff、yoff这四个参数。我们保存好这四个参数，在以后的使用中，我们把所有得到的物理坐标都按照这个关系式来计算，得到的就是准确的屏幕坐标。达到了触摸屏校准的目的。

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

TP_Adjust就是根据上面的原理设计的校准函数，注意该函数里面多次使用了lcddev.width和lcddev.height，用于坐标设置，主要是为了兼容不同尺寸的LCD（比如320x240、480x320和800x480的屏都可以兼容）。

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

接下来看看触摸屏初始化函数：TP_Init，该函数代码如下：

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

该函数比较简单，重点说一下：tp_dev.scan，这个结构体函数指针，默认是指向TP_Scan的，如果是电阻屏则用默认的即可。

只看该作者 · 2023-11-21 00:09

上述代码，我们重点看看_m_tp_dev结构体，这个结构体用于管理和记录触摸屏（包括电阻触摸屏与电容触摸屏）相关信息。通过结构体，在使用的时候，我们一般直接调用tp_dev的相关成员函数/变量屏即可达到需要的效果，这种设计简化了接口，且方便管理和维护。

只看该作者 · 2023-11-21 00:10

下面分别介绍一下三个重要的函数。

电阻屏测试函数：

只看该作者 · 2023-11-21 00:10

rtp_test，该函数用于电阻触摸屏的测试，该函数代码比较简单，就是扫描触摸屏，如果触摸屏有按下，则在触摸屏上面划线，如果按中“RST”区域，则执行清屏。

只看该作者 · 2023-11-21 00:10

主函数：
main函数，则比较简单，初始化相关外设，然后去选择执行rtp_test。

只看该作者 · 2023-11-21 00:10

功能实现
手写板展示效果图：

只看该作者 · 2024-7-11 07:30

需要靠近在外部添加一个钳位二极管

只看该作者 · 2024-7-11 09:26

ESD电压通过接地放掉

只看该作者 · 2024-7-11 10:29

电阻消耗过电压的能量

只看该作者 · 2024-7-11 12:25

当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态）

只看该作者 · 2024-7-11 13:28

在信号线中串联小电阻其主要目的是对引脚的保护