STM32F407_多点电容触摸(GT911)驱动

目录标题

  • 前言
  • 1、简单介绍
  • 2、触摸芯片与主机的硬件连接
  • 3、内部寄存器
    • 3.1、控制寄存器（0X8040）
    • 3.2、配置寄存器组（0X8047~0X8100）
    • 3.3、状态寄存器(0x814E)
    • 3.4、坐标寄存器(0x8150-0x8177)
  • 4、初始化流程
    • 4.1、IIC地址选择
    • 4.2、更新GT911寄存器配置
  • 5、触摸点坐标值读取
  • 6、提示
  • 7、代码部分
    • 7.1、gt911.h
    • 7.2、GT911.c

前言

做毕设用到了电容触摸屏，移植了几天内才整好。在网上找到的好多例程都是电容屏、电阻屏都融合到一起去了，对于新手来说，不是太好理解，所以我来分享一下我的认识、例程和学习过程中遇到的问题以及要注意的点。

1、简单介绍

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。
所以如果是使用的GT9147也可以看看这个文档，整理下思路。

2、触摸芯片与主机的硬件连接

接口介绍
VCC电源
GND地
SCL与GT911进行IIC通信的时钟线
SDA与GT911进行IIC通信的数据线
INT当发生触摸时，GT911的INT脚会输出上升/下降沿（内部寄存器可以配置），主机就可以通过外部中断处理去读取触点信息。
RST复位引脚，拉低100us以上，即可复位。正常工作时，应该保持拉高

3、内部寄存器

GT911上电初始化情况，是由其内部FLASH中的若干个寄存器来决定的，我们下面对其中比较重要的进行讲解。

3.1、控制寄存器（0X8040）

通过往里面写入不同的8bit数据。可以使其完成不同的任务。
在这里插入图片描述
如图示，一般的操作是在复位时，先往0X8040里面写2，对其进行软复位，然后判断是否需要对其配置寄存器进行更新，若需要更新，则写入新版本的配置参数（这部分配合着后面来看才能看懂），然后在往0X8040里面写0，结束软复位，后面就能正常读取触摸坐标了。
总结一下：

  • 要更新配置：（一般来说，买到的屏幕商家都已经预先写进去了，不需要更新）
    • 1、往0X8040写2（开始软复位）
    • 2、往0X8047~0X8100写入新的配置寄存器参数
    • 3、往0X8040写0（结束软复位）
    • 4、后面正常读触点坐标
  • 不更新配置：
    • 1、往0X8040写2（开始软复位）
    • 2、往0X8040写0（结束软复位）
    • 3、后面正常读触点坐标

3.2、配置寄存器组（0X8047~0X8100）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

如上图示，这里共有186个寄存器，用于配置GT9147的各个参数，这些参数对于不同的屏幕也都各有不同。一般买回来的里面呢都自带的有（也就是说，原来就是好用的，不需要再自己进行操作了）

如果你要是不小心把原来的覆盖掉了，就只能再重新写一次了（我在调试过程中就是这样，把其它型号的配置参数写进去了，要命的是我还没有正确的了，最后还是从我同学的一块同款屏幕上将这186个寄存器的值都读出来，又重新写入到我的屏幕的GT911中，才弄好了）

在这样的情况下，你就需要对这些寄存器的一些特性，做些更深入的了解了。

  • 0x8047——这个寄存器中，保存的是当前配置参数的版本号，你新写入配置参数的版本号，必须要比它大或者在相等的情况下，其他参数有变化，否则不会生效。
  • 0x80FF——这里需要写入的是从0x8047到0x80FE之间184个数据和的补码，否则那你写入的配置也不会生效。
  • 0x8100——用于控制是否将配置保存在GT911的FLASH中，写0，则不保存配置，写1则保存配置。

3.3、状态寄存器(0x814E)

寄存器bit7bit6bit5 bit4bit3 bit2 bit1 bit0
0x814Ebuffer状态large detectReserved有效触点个数

我们只看此寄存器的最高位和低四位即可。
最高位表示的Buffer状态，若有数据（有触摸），则Buffer为1‘
低四位表示有效出点的个数，0~5，0表示此时没有触摸。5表示此时有5点触摸
（我们上面提到过gt911最多同时支持五个触控点数）

3.4、坐标寄存器(0x8150-0x8177)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如上图所示，我们可以将其分为5组，其分别用来表示5个触点坐标
下面以触点1的坐标数据寄存器为例做具体讲解：

寄存器bit7~0寄存器bit7~0
0x8150触点1X坐标低8位0x8151触点1X坐标高8位
0x8152触点1Y坐标低8位0x8153触点1Y坐标高8位
0x8154触点1触摸尺寸低8位0x8155触点1触摸尺寸高8位

一般只用到触点的x，y坐标，所以只需要读取0X8150-0X8153的数据，组合即可得到触点坐标。其它四组分别是：0X8158、0X8160、0X8168和0X8170等开头的的16个寄存器组成，分别针对触点2~5的坐标。同样GT911也支持寄存器地址自增，我们只需要发送寄存器组的首地址，然后连续读取即可，GT9147会自动地址自增，从而提高读取速度。

4、初始化流程

4.1、IIC地址选择

GT911作为从设备，其地址有两种选择：

7bit地址8bit写地址8bit读地址
0x5D0xBA0xBB
0x140x280x29

其配置方法如下：

  • 将地址配置为0x28/0x29

    • 1、将RST引脚设置为上拉推挽输出模式，将INT引脚设置为上拉输入模式
    • 2、将RST拉低，延时大于1ms
    • 3、将RST拉高，延时大于5ms
    • 4、将INT配置为悬浮输入态，RST维持拉高输出
      在这里插入图片描述

  • 将地址配置为0xBA/0xBB

    • 1、将RST和INT引脚配置为输出模式并拉低
    • 2、延时1ms
    • 3、将RST拉高，延时大于5ms
    • 4、将INT配置为悬浮输入态，RST维持拉高输出
      在这里插入图片描述
      注意：因为我使用的是查询扫描模式，所以没有配置INT引脚的外部中断模式，如果需要，这里也需要配置。

4.2、更新GT911寄存器配置

就像上面3.2说的，如果刚买回来的触摸屏幕，里面应该是本身就有适配此屏幕的参数配置的，这一条就可以省略直接进行下面的4.3，去读取触摸点坐标值。
注：这点尤为关键，因为你非常容易写进去错误的寄存器配置导致原来的配置被覆盖掉，你还不知道原来的配置参数是多少。
如果你真的需要更新它。

  • 1、向命令寄存器（0x8040）写入2，开始软复位
  • 2、把配置参数数组（那186个参数）写入寄存器（0x8047-0x8100）.
    • 1）、 0x8047——这个寄存器中，保存的是当前配置参数的版本号，你新写入配置参数的版本号，必须要比它大或者在相等的情况下，其他参数有变化，否则不会生效。
    • 2）、0x80FF——这里需要写入的是从0x8047到0x80FE之间184个数据和的补码，否则那你写入的配置也不会生效。
    • 3）、0x8100——用于控制是否将配置保存在GT911的FLASH中，写0，则不保存配置，写1则保存配置。
  • 3、往向命令寄存器（0x8040）写入0，结束软复位

5、触摸点坐标值读取

当有触摸发生时，GT911会有3个提示：

  • 1、INT会输出上升沿或下降沿信号。（由寄存器配置参数决定）
  • 2、状态寄存器0x814E的最高位（buffer状态位）的值变为1，表示数据已准备好。
  • 3、状态寄存器0x814E的低4位的值会变为触摸点个数，提示有多少个点被按下。

注意：读完坐标后，要把0x814E寄存器清为0，表示坐标点已读。否则GT911会一直输出INT信号，不继续检测触摸。

读取方法：

  • 1、使用INT中断，当发生触摸时，会进入外部中断处理程序，在中断服务中，可以去读取0x8114E中的低四位获取触摸点数，然后再去读去相应寄存器，获取触点坐标，读完后将0x814E寄存器清零。
  • 2、轮询读取0x814E寄存器值，若最高位为1，则通过低四位获取触摸点数，然后去读相应触摸点数的坐标值，读完后将0x814E清零。若最高位为0，则退出，等待下次监测。

6、提示

  • 因为GT911的触摸检测频率小于100HZ，所以我们采用轮询读取时，读取频率设的小于100HZ即可。

7、代码部分

7.1、gt911.h

#ifndef __GT911_H
#define __GT911_H	
#include "sys.h"	

#include "ctiic.h"
#include "Serial.h"
#include "DWT_Delay.h" 
#include "string.h" 

#include "lcd_init.h"
#define TP_PRES_DOWN 0x80  //触屏被按下	  
#define TP_CATH_PRES 0x40  //有按键按下了 
#define CT_MAX_TOUCH  5    //电容屏支持的点数,固定为5点

//触摸屏控制器
typedef struct
{
	uint16_t x[CT_MAX_TOUCH]; 		//当前坐标
	uint16_t y[CT_MAX_TOUCH];		//电容屏有最多5组坐标,电阻屏则用x[0],y[0]代表:此次扫描时,触屏的坐标,用
								//x[4],y[4]存储第一次按下时的坐标. 
	uint8_t  sta;					//笔的状态 
								//b7:按下1/松开0; 
	                            //b6:0,没有按键按下;1,有按键按下. 
								//b5:保留
								//b4~b0:电容触摸屏按下的点数(0,表示未按下,1表示按下)
}_m_tp_dev;

extern _m_tp_dev tp_dev;	 	//触屏控制器在touch.c里面定义
//IO操作函数	 
#define GT_RST    		PBout(9)	//GT911复位引脚
#define GT_INT    		PBin(8)		//GT911中断引脚	
   	
//I2C读写命令	
#define GT_CMD_WR 		0X28     	//写命令
#define GT_CMD_RD 		0X29		//读命令
  
//GT911 部分寄存器定义 
#define GT_CTRL_REG 	0X8040   	//GT911控制寄存器
#define GT_CFGS_REG 	0X8047   	//GT911配置起始地址寄存器
#define GT_CHECK_REG 	0X80FF   	//GT911校验和寄存器
#define GT_PID_REG 		0X8140   	//GT911产品ID寄存器

#define GT_GSTID_REG 	0X814E   	//GT911当前检测到的触摸情况
#define GT_TP1_REG 		0X8150  	//第一个触摸点数据地址
#define GT_TP2_REG 		0X8158		//第二个触摸点数据地址
#define GT_TP3_REG 		0X8160		//第三个触摸点数据地址
#define GT_TP4_REG 		0X8168		//第四个触摸点数据地址
#define GT_TP5_REG 		0X8170		//第五个触摸点数据地址  
 
void GT911_Send_Cfg(uint8_t mode);                           /*更新GT911配置参数*/
uint8_t GT911_WR_Reg(uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len); /*向GT911写入一次数据*/
void GT911_RD_Reg(uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len);    /*从GT911读出一次数据*/
uint8_t GT911_Init(void);                                    /*初始化GT911触摸屏*/
uint8_t GT911_Scan(uint8_t mode);                            /*扫描触摸屏(采用查询方式)*/
#endif

7.2、GT911.c

#include "gt911.h"


_m_tp_dev tp_dev;				


/*五个触摸点的数据寄存器起始地址*/
const uint16_t GT911_TPX_TBL[5]={GT_TP1_REG,GT_TP2_REG,GT_TP3_REG,GT_TP4_REG,GT_TP5_REG};

//GT911配置参数表--适用于耀元鸿2.8寸IPS屏幕。不同尺寸屏幕配置参数会有区别
const uint8_t GT911_CFG_TBL[]=
{ 
0x61,0xf0,0x00,0x40,0x01,0x05,0x35,0x00,0x02,0x08,
0x1e,0x08,0x50,0x3c,0x0f,0x05,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x50,0x00,0x00,0x18,0x1a,0x1e,0x14,0x87,0x27,0x0a,
0x4b,0x4d,0xd3,0x07,0x00,0x00,0x00,0x02,0x32,0x1c,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x32,0x00,0x00,

0x2a,0x32,0x64,0x94,0xd5,0x02,0x07,0x00,0x00,0x04,
0xa5,0x35,0x00,0x91,0x3d,0x00,0x80,0x46,0x00,0x70,
0x51,0x00,0x63,0x5d,0x00,0x63,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x14,0x12,0x10,0x0e,0x0c,0x0a,0x08,0x06,
0x04,0x02,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x24,

0x22,0x21,0x20,0x1f,0x1e,0x1d,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,
};  

/*
* 函数名称： GT911_Send_Cfg
* 功能描述： 更新GT911配置参数
* 传入参数： mode:0,参数不保存到flash
*                1:参数保存到flash
*   返回值： 0,成功;1,失败.
*/
void GT911_Send_Cfg(uint8_t mode)
{
	uint8_t buf[2];
	uint8_t i=0;
	buf[0]=0;
	buf[1]=mode;	//是否写入到GT911 FLASH?  即是否掉电保存
	for(i=0;i<sizeof(GT911_CFG_TBL);i++)buf[0]+=GT911_CFG_TBL[i];//计算校验和
    buf[0]=(~buf[0])+1;
	GT911_WR_Reg(GT_CFGS_REG,(uint8_t*)GT911_CFG_TBL,sizeof(GT911_CFG_TBL));//发送寄存器配置
	GT911_WR_Reg(GT_CHECK_REG,buf,2);//写入校验和,和配置更新标记
} 


/*
* 函数名称： GT911_WR_Reg
* 功能描述： 向GT911写入一次数据
* 传入参数： reg:起始寄存器地址
*           buf:数据缓缓存区
*           len:写数据长度	
*   返回值： 0,成功;1,失败.
*/
uint8_t GT911_WR_Reg(uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len)
{
	uint8_t i;
	uint8_t ret=0;
	CT_IIC_Start();	
 	CT_IIC_Send_Byte(GT_CMD_WR);   	//发送写命令 	 
	CT_IIC_Wait_Ack();
	CT_IIC_Send_Byte(reg>>8);   	//发送高8位地址
	CT_IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   
	CT_IIC_Send_Byte(reg&0XFF);   	//发送低8位地址
	CT_IIC_Wait_Ack();  
	for(i=0;i<len;i++)
	{	   
    	CT_IIC_Send_Byte(buf[i]);  	//发数据
		ret=CT_IIC_Wait_Ack();
		if(ret)break;  
	}
    CT_IIC_Stop();					//产生一个停止条件	    
	return ret; 
}
 
/*
* 函数名称： GT911_RD_Reg
* 功能描述： 从GT911读出一次数据
* 传入参数： reg:起始寄存器地址
*           buf:数据缓缓存区
*           len:读数据长度	
*   返回值： 无
*/
void GT911_RD_Reg(uint16_t reg,uint8_t *buf,uint8_t len)
{
	uint8_t i; 
 	CT_IIC_Start();	
 	CT_IIC_Send_Byte(GT_CMD_WR);   //发送写命令 	 
	CT_IIC_Wait_Ack();
 	CT_IIC_Send_Byte(reg>>8);   	//发送高8位地址
	CT_IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   
 	CT_IIC_Send_Byte(reg&0XFF);   	//发送低8位地址
	CT_IIC_Wait_Ack();  
 	CT_IIC_Start();  	 	   
	CT_IIC_Send_Byte(GT_CMD_RD);   //发送读命令		   
	CT_IIC_Wait_Ack();	   
	for(i=0;i<len;i++)
	{	   
    	buf[i]=CT_IIC_Read_Byte(i==(len-1)?0:1); //发数据	  
	} 
    CT_IIC_Stop();//产生一个停止条件    
} 

/*
* 函数名称： GT911_Init
* 功能描述： 初始化GT911触摸屏
* 传入参数： 无
*   返回值： 0,初始化成功;1,初始化失败
*/
 
uint8_t GT911_Init(void)
{
	
//	uint8_t zancun[190]; /*测试使用*/
//	uint8_t i;
//	uint8_t z;
	
	uint8_t temp[5]; 
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;	
	
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB,C时钟

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 ;//PB1设置为上拉输入
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//输入模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
		
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//PC13设置为推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//输出模式
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化	

	
	
	CT_IIC_Init();      	//初始化电容屏的I2C总线  
	GT_RST=0;				//复位
	DWT_DelayMS(1);
 	GT_RST=1;				//释放复位		    
	DWT_DelayMS(5); 
	

	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化	
	
	DWT_DelayMS(10);  
	GT911_RD_Reg(GT_PID_REG,temp,4);//读取产品ID
	temp[4]=0;
	printf("CTP ID:%s\r\n",temp);	//打印ID
	if(strcmp((char*)temp,"911")==0)//ID==9147
	{
		temp[0]=0X02;			
		GT911_WR_Reg(GT_CTRL_REG,temp,1);//软复位GT911
		GT911_RD_Reg(GT_CFGS_REG,temp,1);//读取GT_CFGS_REG寄存器
		
		
		/*可用来读取GT911本地0x8047-0x80FE的寄存器参数*/
/*
		GT911_RD_Reg(GT_CFGS_REG,(uint8_t *)zancun,186);		 //读取出配置寄存器值
		for(i=0;i<186;i++)
		{
		    if(i<185){z+=zancun[i];}
			  if(i==185){printf("校验值1：%x\r\n",z);}
				printf("%x,",zancun[i]);                   //打印出配置寄存器值
		}
*/
		
		if(temp[0]<0X62)//默认版本比较低,需要更新flash配置
		{
			printf("Default Ver:%x\r\n",temp[0]);
//			GT911_Send_Cfg(1);//更新并保存配置
		}
		DWT_DelayMS(10);
		temp[0]=0X00;	 
		GT911_WR_Reg(GT_CTRL_REG,temp,1);//结束复位   
		return 0;
	} 
	return 0;
}



/*
* 函数名称： GT911_Scan
* 功能描述： 扫描触摸屏(采用查询方式)
* 传入参数： mode:0,正常扫描.
* 传出参数： 无
*   返回值： 当前触屏状态.0,触屏无触摸;1,触屏有触摸
*/
uint8_t GT911_Scan(uint8_t mode)
{
	uint8_t buf[4]; /*触屏坐标信息存储缓冲区*/
	uint8_t i=0;
	uint8_t res=0;  /*返回触摸状态*/
	uint8_t temp;   
	uint8_t tempsta;  /*保存当前触摸状态*/
 	static uint8_t t=0;//控制查询间隔,从而降低CPU占用率   
	t++;
	
	if((t%10)==0||t<10)//空闲时,每进入10次CTP_Scan函数才检测1次,从而节省CPU使用率
	{
		GT911_RD_Reg(GT_GSTID_REG,&mode,1);	//读取触摸点的状态  
		temp=0;
		GT911_WR_Reg(GT_GSTID_REG,&temp,1);//清标志 			
		if((mode&0XF)&&((mode&0XF)<6)) 
		{
			temp=0XFF<<(mode&0XF);		//将点的个数转换为1的位数,匹配tp_dev.sta定义 
			tempsta=tp_dev.sta;			//保存当前的tp_dev.sta值
			tp_dev.sta=(~temp)|TP_PRES_DOWN|TP_CATH_PRES; 
			tp_dev.x[4]=tp_dev.x[0];	//保存触点0的数据
			tp_dev.y[4]=tp_dev.y[0];
			for(i=0;i<5;i++)
			{
				if(tp_dev.sta&(1<<i))	//触摸有效?
				{
					GT911_RD_Reg(GT911_TPX_TBL[i],buf,4);	//读取XY坐标值  
					tp_dev.y[i]=240-(((uint16_t)buf[1]<<8)+buf[0]);
					tp_dev.x[i]=((uint16_t)buf[3]<<8)+buf[2];
					printf("x[%d]:%d,y[%d]:%d\r\n",i,tp_dev.x[i],i,tp_dev.y[i]);
				}			
			 } 
			res=1;
			if(tp_dev.x[0]>LCD_W||tp_dev.y[0]>LCD_H)//非法数据(坐标超出了)
			{ 
				if((mode&0XF)>1)		//有其他点有数据,则复第二个触点的数据到第一个触点.
				{
					tp_dev.x[0]=tp_dev.x[1];
					tp_dev.y[0]=tp_dev.y[1];
					t=0;				//触发一次,则会最少连续监测10次,从而提高命中率
				}
				else					//非法数据,则忽略此次数据(还原原来的)  
				{
					tp_dev.x[0]=tp_dev.x[4];
					tp_dev.y[0]=tp_dev.y[4];
					mode=0X80;		
					tp_dev.sta=tempsta;	//恢复tp_dev.sta
				}
			 }
			 else t=0;					//触发一次,则会最少连续监测10次,从而提高命中率
		}
	}
	if((mode&0X8F)==0X80)//无触摸点按下
	{ 
		if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN)	//之前是被按下的
		{
			tp_dev.sta&=~(1<<7);	//标记按键松开
		}
		tp_dev.x[0]=0xffff;
		tp_dev.y[0]=0xffff;
		tp_dev.sta&=0XE0;	//清除点有效标记	
	} 	
	if(t>240)t=10;//重新从10开始计数
	return res;
}

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