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--- icore4t_62 [2020/11/09 14:46]
fmj
+++ icore4t_62 [2022/04/01 10:58] (当前版本)
sean
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 |  V1.0  |  2020-11-09  |  gingko  |  初次建立  |
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 === 电阻式触摸屏检测原理 ===
   * 电阻式的触摸屏结构见下图。它主要由表面硬涂层、两个ITO层、间隔点以及玻璃底层构成，这些结构层都是透明的，整个触摸屏覆盖在液晶面板上，透过触摸屏可看到液晶面板。表面涂层起到保护作用，玻璃底层起承载的作用，而两个ITO层是触摸屏的关键结构，它们是涂有铟锡金属氧化物的导电层。两个ITO层之间使用间隔点使两层分开，当触摸屏表面受到压力时，表面弯曲使得上层ITO与下层ITO接触，在触点处连通电路。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_1.png?direct |}}
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_62_1.png?direct&200 |}}
   * 两个ITO涂层的两端分别引出X-、X+、Y-、Y+四个电极，见下图，这是电阻屏最常见的四线结构，通过这些电极，外部电路向这两个涂层可以施加匀强电场或检测电压。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_2.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_2.png?direct&600 |}}
   * 当触摸屏被按下时，两个ITO层相互接触，从触点处把ITO层分为两个电阻，且由于ITO层均匀导电，两个电阻的大小与触点离两电极的距离成比例关系，利用这个特性，可通过以下过程来检测坐标，这也正是电阻触摸屏名称的由来，如下图。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_3.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_3.png?direct&600 |}}
   - 计算X坐标时，在X+电极施加驱动电压Vref，X-极接地，所以X+与X-处形成了匀强电场，而触点处的电压通过Y+电极采集得到，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vref之比等于触点X坐标与屏宽度之比，从而：
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_4.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_4.png?direct&200 |}}
   - 算Y坐标时，在Y+电极施加驱动电压Vref，Y-极接地，所以Y+与Y-处形成了匀强电场，而触点处的电压通过X+电极采集得到，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vref之比等于触点Y坐标与屏高度之比，从而：
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_5.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_5.png?direct&200 |}}
   * 为了方便检测触摸的坐标，一些芯片厂商制作了电阻屏专用的控制芯片，控制上述采集过程、采集电压，外部微控制器直接与触摸控制芯片通讯直接获得触点的电压或坐标。
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 === 在本实验中，选用电阻触摸芯片NS2009来实现电阻触摸功能。以下为NS2009基础知识。 ===
   * 1.电阻触摸芯片NS2009基本原理
-  * NS2009是一种典型的逐次逼近型ADC（SAR ADC），包含采样/保持，模数转换，I2C数据输出功能。单电源供电，电源电压范围为2.0V~5.5V。通过控制寄存器的模拟输入（X，Y，Z）进入ADC，作为触摸屏应用，应将其配置为差分模式，以有效消除驱动器开关的寄生电阻和测量误差引起的外部干扰，并改善转换精度。
+    * NS2009是一种典型的逐次逼近型ADC（SAR ADC），包含采样/保持，模数转换，I2C数据输出功能。单电源供电，电源电压范围为2.0V~5.5V。通过控制寄存器的模拟输入（X，Y，Z）进入ADC，作为触摸屏应用，应将其配置为差分模式，以有效消除驱动器开关的寄生电阻和测量误差引起的外部干扰，并改善转换精度。
   * 2.模拟输入特性
-  * MUX，ADC的模拟输入以及I2C接口电路如下图所示。
+    * MUX，ADC的模拟输入以及I2C接口电路如下图所示。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_6.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_6.png?direct&800 |}}
-  * 控制字节顺序位C3，C2，C1，C0以及NS2009之间的配置关系如下表所示：
+    * 控制字节顺序位C3，C2，C1，C0以及NS2009之间的配置关系如下表所示：
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_7.png?direct&800 |}}
   * 3.差分模式
+    * 当命令控制位C3为高电平时，NS2009处于X，Y，Z的测量模式，内部ADC参考电压源为差分模式，如下图所示。差分模式的优势：+REF和-REF直接输入YP，YN，可以消除由于开关导通电阻引起的测量误差。缺点是：无论是充裕的还是转换过程，驱动器都需要开启，相对于单端模式，功耗增加了。
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_8.png?direct&400 |}}
   * 4.压力测量
+    * NS2009可以测量触摸的压力，即Z方向的测量。通常，此类测量的性能要求不高，因此可以使用8位分辨率模式（但是，下面的计算是采用12位分辨率模式的）即可。有几种不同的方法可以实现压力测量。
+    * 第一种方法需要知道X面板的电阻，X的测量位置，触摸屏面板在两个附加面板之间的测量值（Z1和Z2）。可以使用下列公式计算触摸电阻：
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_9.png?direct&400 |}}
+    * 第二种方法需要检测X和Y面板的面板电阻，X和Y位置以及Z1位置。可以使用下列公式计算触摸电阻：
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_10.png?direct&600 |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_11.png?direct&600 |}}
   * 5.数字接口
+    * NS2009的数据接口是I2C串行接口，满足I2C接口协议，可以实现标准模式（100K），快速模式（400K）或高速模式（3.4M），分为控制NS2009写入，读取两种命令格式 ，write命令用于输入地址和命令字节，以便在指定的NS2009配置和模式下工作，NS2009 read命令用于输出ADC转换的数据以获得与测量有关的信息。
+    * 1)Write Command 写命令时序图如下
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_12.png?direct&800 |}}
+    * 地址字节的第一个字节：
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_13.png?direct&800 |}}
+    * 最低的R / W（bit0），0表示写入命令，1表示读取命令。
+    * A0（Bit1）用于硬件地址的控制位，该位必须与8引脚电平一致，才能选中相应的NS2009。
+    * 该软件的最高5位地址，必须输入一个固定的代码“10010”。
+    * 在第二个字节全部被接收后，NS2009在第9个时钟周期发出响应信号ACK（0级），指示数据已经收到。
+    * 命令字节的第二个字节：
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_14.png?direct&800 |}}
+    * C3，C2，C1，C0决定输入信号的NS2009配置以及相应的测量功能。PD1，PD0用于控制内部基准电压源和笔中断信号，如下图所示：
+ {{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_15.png?direct&800 |}}
+    * M----模式选择位，用于设置ADC的分辨率。MODE = 0，ADC为12位模式； MODE = 1，ADC为8位模式。
+    * X位（bit3和bit0）为预留位，一般设置为0。
+    * 在第二个字节全部被接收后，NS2009将在第18个时钟周期发出响应信号ACK（0-电平），指示数据已收到。
+    * 2)Read Command 读命令时序图如下
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_16.png?direct&800 |}}
+    * 读取命令包含3个字节，第一个字节是地址，类似于bit0为高的写命令；接下来的2个字节是NS2009中的12位（如果是8位模式，则仅为1字节数据），冗余4位为零。
+    * NS2009收到地址数据的第一个字节后，在第9个时钟周期发出响应信号ACK（0电平），然后开始输出数据的第一个字节，主机收到数据的第一个字节后应发出响应主机ACK（0级），NS2009接收到掩码(masker ACK)后，ACK开始发送第二个字节的数据，主机接收到第二个字节的数据后，不用应答，此时，SDA将被拉高，也就是上图所示的掩码(masker ACK)信号。
   * 6.高速模式
+    * 当主机发送的数据“00001XXX” 被NS2009接收到后，主机不需要等待响应，NS2009将进入高速模式（串行速率可以为3.4Mhz），直到主机发出停止信号。高速模式下，读/写命令格式与标准模式和速度模式相同，但无法发出STOP信号，否则高速模式将终止。
   * 7.数据格式
+    * NS2009输出的数据格式是标准的二进制格式。下图给出了不同电压对应的理想编码。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_7.png?direct |}}
+{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_17.png?direct&600 |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_8.png?direct |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_9.png?direct |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_10.png?direct |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_11.png?direct |}}
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-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_13.png?direct |}}
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-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_16.png?direct |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_17.png?direct |}}
   * 8.PENIRQ中断输出功能
-  * PENIRQ可以通过PD0设置，PEN中断输出功能如下图所示。
+    * PENIRQ可以通过PD0设置，PEN中断输出功能如下图所示。
-当PD0=0时，YN驱动打开，Y触摸屏面板连接到GND。PENIRQ 输出通过两个开关连接到XP。在待机模式下，当有触摸屏操作时，XP输入通过触摸屏下拉至GND，PENIRQ输出为低电平。当没有运动的触摸屏断开至GND时，PENIRQ为高输出。在X，Y和Z的测量过程中，PENIRQ输出为低电平；
+    * 当PD0=0时，YN驱动打开，Y触摸屏面板连接到GND。PENIRQ 输出通过两个开关连接到XP。在待机模式下，当有触摸屏操作时，XP输入通过触摸屏下拉至GND，PENIRQ输出为低电平。当没有运动的触摸屏断开至GND时，PENIRQ为高输出。在X，Y和Z的测量过程中，PENIRQ输出为低电平；
-  * PD0 = 1，禁止了PEN中断功能，无法监视触摸屏上的触摸运动。如果要重新启用中断功能PEN，需要控制PD0 = 0写入NS2009，如果最后一个控制字包含PD0 = 0，则该命令完成后将使能PEN中断输出。
+    * PD0 = 1，禁止了PEN中断功能，无法监视触摸屏上的触摸运动。如果要重新启用中断功能PEN，需要控制PD0 = 0写入NS2009，如果最后一个控制字包含PD0 = 0，则该命令完成后将使能PEN中断输出。
-  * 为避免误触发,建议处理器向NS2009发送命令时,屏蔽掉PENIRQ的中断。
+    * 为避免误触发,建议处理器向NS2009发送命令时,屏蔽掉PENIRQ的中断。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_62_18.png?direct |}}
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-=== 2.电阻触摸、电容触摸相关知识===
-  * 有了TFT裸屏后还要配套电阻触摸板或者电容触摸板才可以获取触摸信息。触摸板是贴到TFT屏上面的，然后再通过电阻触摸芯片就可以获取电阻触摸板的信息，通过电容触摸芯片采集电容触摸板的信息。目前市面上常用的电阻触摸IC是STMPE811，电容触摸IC是GT811、GT911和FT5X06。其中，电阻触摸和电容触摸两者的区别如下：
-  * 电阻触摸芯片STMPE811其实就是ADC，返回的是ADC数值，而电容触摸芯片GT811、GT911和FT5X06返回的是显示屏实际的坐标值。
-  * 使用电阻触摸芯片STMPE811需要做触摸校准，而使用电容触摸芯片GT811、GT911和FT5X06是自动校准的，无需手动校准。
-=== 3.电容触摸芯片GT911介绍===
-  * 在本实验中，选用电容触摸芯片GT911来实现电容触摸功能。
-  * 电容触摸相比电阻触摸简单，因为电容触摸不需要做触摸校准，而且用的是触摸板和触摸芯片一体的，也不需要做寄存器初始化配置，上电后直接读取参数即可。
-  * GT911、GT928、GT9147都属于GT9系列非单层多点触控芯片，他们支持的触控点数不同（GT928支持10个点、GT911支持5个点）、驱动和感应通道也可能不同。可是他们的寄存器和IIC通讯时序是相同的，也就是说驱动程序是兼容的。
-  * GT911是专为7”~8”设计的新一代5点电容触控方案，拥有26个驱动通道和14个感应通道，以满足更高的touch精度要求。GT911可同时识别5个触摸点位的实时准确位置，移动轨迹及触摸面积。并可根据主控需要，读取相应点数的触摸信息。
-  * 与主机的接口共有6PIN，分别为：VDD、GND、SCL、SDA、INT、RESET。
-    * INT、RESET不需要接上下拉电阻，可与主机直连。
-    * SCL、SDA需要接上拉电阻4.7K，毕竟400KHz的通信频率，没有上拉可能导致SCL、SDA边沿不够陡峭。
-    * RST是复位引脚，拉低100us以上，即可复位。正常工作时，应该保持拉高。
-    * INT是GT9xx的触摸信号输出引脚，在正常工作时，主机端要设置为悬浮输入，即不上下拉（GT9xx的驱动能力有限，如果外部上下拉，GT9xx可能驱动不了）。当有触摸发生时，INT引脚会输出上升沿或下降沿（内部寄存器可以配置），主机端可以一直读取INT脚的电平信号，也可以用端口外部中断检测。
-=== 4.电容触摸芯片GT911的I2C通讯===
-  * GT911提供标准的I2C通讯接口，由SCL和SDA与主CPU进行通讯。在系统中GT911始终作为从设备，所有通讯都是由主CPU发起，建议通讯速度为400Kbps或以下。其支持的I2C硬件电路支持时序如下：
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_2.png?direct |}}
-  * GT911的I2C从设备地址有两组，分别为0xBA/0xBB和0x28/0x29。主控在上电初始化时控制Reset和INT口状态进行设定，设定方法及时序图如下：
-  * 上电时序图：
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_3.png?direct |}}
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_4.png?direct |}}
-  * **1)数据传输(以设备地址为0xBA/0xBB为例)**
-  * 通讯总是由主 CPU 发起，有效的起始信号为：在 SCL 保持为“1”时，SDA 上发生由“1”到“0”的跳变。地址信息或数据流均在起始信号之后传输。
-  * 所有连接在I2C总线上的从设备，都要检测总线上起始信号之后所发送的8位地址信息，
-  * 并做出正确反应。在收到与自己相匹配的地址信息时，GT911在第9个时钟周期，将SDA改为输出口，并置“0”，作为应答信号。若收到不与自己匹配的地址信息，即非0XBA或0XBB，GT911将保持闲置状态。
-  * SDA口上的数据按9个时钟周期串行发送9位数据：8位有效数据+1位接收方发送的应答信号ACK或非应答信号NACK。数据传输在SCL为“1”时有效。
-  * 当通讯完成时，由主CPU发送停止信号。停止信号是当SCL为“1”时，SDA状态由“0”到“1”的跳变。
-  * **2)对GT911写操作(以设备地址为0xBA/0xBB为例)**
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_5.png?direct |}}
-  * 上图为主CPU对GT911进行的写操作流程图。首先主CPU产生一个起始信号，然后发送地址信息及读写位信息“0”表示写操作:0XBA。在收到应答后，主CPU发送寄存器的16位地址，随后是8位要写入到寄存器的数据内容GT911寄存器的地址指针会在写操作后自动加1，所以当主CPU需要对连续地址的寄存器进行写操作时，可以在一次写操作中连续写入。写操作完成，主CPU发送停止信号结束当前写操作。
-  * **3)对GT911读操作(以设备地址为0xBA/0xBB为例)**
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_6.png?direct |}}
-  * 上图为主CPU对GT911进行的读操作流程图。首先主CPU产生一个起始信号，然后发送设备地址信息及读写位信息“0”表示写操作：0XBA。在收到应答后，主CPU发送首寄存器的16位地址信息，设置要读取的寄存器地址。在收到应答后，主CPU重新发送一次起始信号，发送读操作：0XBB。收到应答后，主CPU开始读取数据。
-  * GT911同样支持连续的读操作，默认为连续读取数据。主CPU在每收到一个Byte数据后需发送一个应答信号表示成功接收。在接收到所需的最后一个Byte数据后，主CPU发送“非应答信号NACK”，然后再发送停止信号结束通讯。
-===5.电容触摸芯片GT911功能描述===
-  * (一)工作模式
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_7.png?direct |}}
-  * **a)Normal Mode**
-  * GT911在Normal Mode时，最快的坐标刷新周期为7ms-10ms间（依赖于配置信息的设定，配置信息可控周期步进长度为1ms）。
-  * Normal mode状态下，一段时间无触摸事件发生，GT911将自动转入Green mode，以降低功耗。GT911无触摸自动进入Green mode的时间可通过配置信息设置，范围为0~15s，步进为1s。
-  * **b)Green Mode**
-  * 在Green mode下，GT911扫描周期约为40ms，若检测到有触摸动作发生，自动进入Normal mode。
-  * **c)Sleep Mode**
-  * 主CPU通过I2C命令，使GT911进入Sleep mode（需要先将INT脚输出低电平）。当需要GT911退出Sleep mode时，主机输出一个高电平到INT脚（主机打高INT脚2~5ms），唤醒后GT911将进入Normal mode。
-{{ :icore4t:iCore4T_ARM_HAL_63_8.png?direct |}}
-  * (二)中断触发方式
-  * 当有触摸时，GT911 每个扫描周期均会通过 INT 脚发出脉冲信号，通知主 CPU 读取坐标信息。主CPU可以通过相关的寄存器位“INT”来设置触发方式。设为“0”表示上升沿触发，即在有用户操作时，GT911会在INT口输出上升沿跳变，通知 CPU；设为“1”表示下降沿触发，即在有用户操作时，GT911会在INT口输出下降沿跳变。
 ==== 四、 实验程序 ====

用户工具

站点工具

差别

页面工具