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基于亚博K210开发板——LCD触摸屏读取坐标数据测试

news 来源：原创 2025/7/6 14:02:24

开发板

亚博K210开发板
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实验目的

主要学习 K210 通过 I2C 读取触摸屏的坐标，并打印出来，显示在 LCD上。

实验准备

实验元件

LCD 显示屏+触摸板
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元件特性

K210 开发板自带 2.0 寸触摸屏，其实是 LCD 显示屏上贴一个触摸板组成，LCD显示屏上一节课已经学过，而触摸板为电容触摸板，与手机上使用的电容屏原理一样，可以直接用手指触摸，而不像电阻屏一样要用指甲按。电容屏具有相应时间短，精确度高，使用寿命长，操作简单方便等特点。触摸板使用的是 I2C 通讯，能够稳定传输数据，并且支持与其他 I2C 设备并联到同一个 I2C 接口上通讯。

硬件连接

K210 开发板出厂默认已经安装好 LCD 显示屏和触摸板，其中 LCD 显示屏的LCD_D0~D7 总共八个引脚连接到 SPI0_D0~D7 上，LCD_CS 连接到 IO36 上，LCD_RST连接到 IO37 上，LCD_RS 连接 IO3 上，LCD_WR 连接 IO39 上；触摸板的 I2C_SCL连接到 IO9，I2C_SDA 连接到 IO10，FT_INT 连接到 IO12，FT_RST 连接到 IO37，与 LCD 显示屏共用使用一个 RST 接口。
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SDK 中对应 API 功能

以头文件 i2c.h为例

I2C 总线用于和多个外部设备进行通信。多个外部设备可以共用一个 I2C总线。
I2C 模块具有独立的 I2C 设备封装外设相关参数，自动处理多设备总线争用的功能。
K210 芯片集成电路总线有 3个 I2C总线接口，都可以作为 I2C 主机（MASTER）模式或从机（SLAVE）模式来使用。
I2C 接口支持标准模式（0 到 100kb/s），快速模式（<=400kb/s），7 位或10 位寻址模式，批量传输模式，中断或轮询模式操作。

• i2c_init：初始化 I2C，配置从机地址、寄存器位宽度和 I2C 速率。
• i2c_init_as_slave：配置 I²C 为从模式。
• i2c_send_data：I2C 写数据。
• i2c_send_data_dma：I2C 通过 DMA 写数据。
• i2c_recv_data：I2C 通过 CPU 读数据。
• i2c_recv_data_dma：I2C 通过 dma 读数据。
• i2c_handle_data_dma：I2C 使用 dma 传输数据。

实验原理

电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻屏的内表面和夹层各涂有一层 ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层 ITO 涂层作为工作面，角上引出四个电极，内层ITO 为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
I2C 是一种总线式结构，它只需要 SCL 时钟信号线与 SDA 数据线，两根线就能将连接与总线上设备实现数据通信，由于它的简便的构造设计，于是成为一种较为常用的通信方式。由于 I2C 采用的是主从式通信方式，所以，通信的过程完全由主设备仲裁。在通信之前，必须由主设备发送一个起始信号，决定数据是否可以开始传送，并且在结束通信时，必须再由主设备发送一个结束信号，以表示通信已经结束。
I2C 向寄存器写入数据的过程：
I2C 从寄存器读取数据的过程：

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实验过程

首先初始化 K210 的硬件引脚和软件功能使用的是 FPIOA 映射关系

#define PIN_LCD_CS             (36)
#define PIN_LCD_RST            (37)
#define PIN_LCD_RS             (38)
#define PIN_LCD_WR             (39)#define PIN_FT_RST             (37)
#define PIN_FT_INT             (12)
#define PIN_FT_SCL             (9)
#define PIN_FT_SDA             (10)/*****************************SOFTWARE-GPIO********************************/
// 软件GPIO口，与程序对应
#define LCD_RST_GPIONUM        (0)
#define LCD_RS_GPIONUM         (1)#define FT_INT_GPIONUM         (2)
#define FT_RST_GPIONUM         (3)/*****************************FUNC-GPIO************************************/
// GPIO口的功能，绑定到硬件IO口
#define FUNC_LCD_CS             (FUNC_SPI0_SS3)
#define FUNC_LCD_RST            (FUNC_GPIOHS0 + LCD_RST_GPIONUM)
#define FUNC_LCD_RS             (FUNC_GPIOHS0 + LCD_RS_GPIONUM)
#define FUNC_LCD_WR             (FUNC_SPI0_SCLK)#define FUNC_FT_RST             (FUNC_GPIOHS0 + FT_RST_GPIONUM)
#define FUNC_FT_INT             (FUNC_GPIOHS0 + FT_INT_GPIONUM)
#define FUNC_FT_SCL             (FUNC_I2C0_SCLK)
#define FUNC_FT_SDA             (FUNC_I2C0_SDA)

void hardware_init(void)
{/***lcd_cs	    36*lcd_rst	37*lcd_rs	    38*lcd_wr 	39**/fpioa_set_function(PIN_LCD_CS, FUNC_LCD_CS);fpioa_set_function(PIN_LCD_RST, FUNC_LCD_RST);fpioa_set_function(PIN_LCD_RS, FUNC_LCD_RS);fpioa_set_function(PIN_LCD_WR, FUNC_LCD_WR);/* 使能SPI0和DVP */sysctl_set_spi0_dvp_data(1);/* I2C FT6236 */// fpioa_set_function(PIN_FT_RST, FUNC_FT_RST);fpioa_set_function(PIN_FT_INT, FUNC_FT_INT);fpioa_set_function(PIN_FT_SCL, FUNC_FT_SCL);fpioa_set_function(PIN_FT_SDA, FUNC_FT_SDA);
}

设置 LCD 的 IO 口电平电压为 1.8V。

void io_set_power(void)
{sysctl_set_power_mode(SYSCTL_POWER_BANK6, SYSCTL_POWER_V18);
}

由于触摸板需要使用中断来判断屏幕是否有触摸，所有需要初始化中断并使能全局中断。

    /* 系统中断初始化，并使能全局中断 */plic_init();sysctl_enable_irq();

初始化 LCD 显示屏，并显示图片和字符串欢迎语

    /* 初始化LCD */lcd_init();/* 显示图片 */uint16_t * img = &gImage_logo; lcd_draw_picture_half(0, 0, 320, 240, img);sleep(1);lcd_draw_string(16, 40, "Hello Yahboom", RED);lcd_draw_string(16, 60, "Nice to meet you!", BLUE);

初始化触摸板，并通过 LCD 显示和串口打印触摸提示。

    /* 初始化触摸板 */ft6236_init();printf("Hi!Please touch the screen to get coordinates!\n");lcd_draw_string(16, 180, "Please touch the screen to get coord!", RED);

触摸板 FT6236 的初始化比较简单，分为硬件初始化和软件初始化，软件初始化主要是设置 FT6236 的寄存器，唤醒 FT6236 设置触摸灵敏度和扫描周期。

/* 初始化ft6236 */
void ft6236_init(void)
{ft6236.touch_state = 0;ft6236.touch_x = 0;ft6236.touch_y = 0;/* 硬件初始化 */ft6236_hardware_init();/* 软件初始化 */i2c_hardware_init(FT6236_I2C_ADDR);ft_i2c_write(FT_DEVIDE_MODE, 0x00);/* 设置触摸有效值，越小越灵敏，def=0xbb */ft_i2c_write(FT_ID_G_THGROUP, 0x12);    // 0x22/* 工作扫描周期，用于控制报点率，def=0x08, 0x04~0x14 */ft_i2c_write(FT_ID_G_PERIODACTIVE, 0x06);
}

硬件引脚初始化，主要是修改触摸板复位引脚的电平，这里与屏幕使用同一个复位引脚，所以不需要再复位操作。再设置 FT_INT 中断引脚为输入，中断回调函数为 ft6236_isr_cb，并在中断函数中修改触摸屏的状态。

void ft6236_hardware_init(void)
{/* 与屏幕使用不同复位引脚时设置为1 */#if (0) {gpiohs_set_drive_mode(FT_RST_GOIONUM, GPIO_DM_OUTPUT);ft6236_reset_pin(LEVEL_LOW);msleep(50);ft6236_reset_pin(LEVEL_HIGH);msleep(120);}#endifgpiohs_set_drive_mode(FT_INT_GPIONUM, GPIO_DM_INPUT);gpiohs_set_pin_edge(FT_INT_GPIONUM, GPIO_PE_RISING);gpiohs_irq_register(FT_INT_GPIONUM, FT6236_IRQ_LEVEL, ft6236_isr_cb, NULL);msleep(5);}

FT6236通过I2C通讯的方式来读和写数据，以下是触摸板 I2C控制的函数：

/* I2C写数据 */
static void ft_i2c_write(uint8_t reg, uint8_t data)
{i2c_hd_write(FT6236_I2C_ADDR, reg, data);
}/* I2C读数据 */
static void ft_i2c_read(uint8_t reg, uint8_t *data_buf, uint16_t length)
{i2c_hd_read(FT6236_I2C_ADDR, reg, data_buf, length);
}

初始化 I2C，设置从机地址，数据位宽度，I2C 通讯速率等，

static uint16_t _current_addr = 0x00;/* 硬件初始化I2C，设置从机地址，数据位宽度，I2C通讯速率 */
void i2c_hardware_init(uint16_t addr)
{i2c_init(I2C_DEVICE_0, addr, ADDRESS_WIDTH, I2C_CLK_SPEED);_current_addr = addr;
}

向寄存器 reg 写入一个数据 data ，写入成功返回 0，失败则返回非 0，

/* 向寄存器reg写入一个数据data ，写入成功返回0，失败则返回非0*/
uint16_t i2c_hd_write(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t data)
{if (_current_addr != addr){i2c_hardware_init(addr);}uint8_t cmd[2];cmd[0] = reg;cmd[1] = data;uint16_t error = 1;error = i2c_send_data(I2C_DEVICE_0, cmd, 2);return error;
}

从寄存器 reg 读取 length 个数据保存到 data_buf，读取成功返回 0，失败
则返回非 0。

/* 从寄存器reg读取length个数据保存到data_buf，读取成功返回0，失败则返回非0 */
uint16_t i2c_hd_read(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t *data_buf, uint16_t length)
{if (_current_addr != addr){i2c_hardware_init(addr);}uint16_t error = 1;error = i2c_recv_data(I2C_DEVICE_0, &reg, 1, data_buf, length);return error;
}

main 函数里最后是一个 while(1)循环，读取触摸屏的坐标 XY 值，然后通过串口打印出来，再显示到 LCD 显示屏上。每次显示完成后都需要刷新以下显示的位置，否则旧数据会重叠到一起，所以 lcd_clear_coord 函数就是清除坐标的作用。

while (1){/* 刷新数据位，清空上次显示的数据 */if (is_refresh){lcd_clear_coord();is_refresh = 0;}/* 如果触摸到触摸屏的时候 */if (ft6236.touch_state & TP_COORD_UD){ft6236.touch_state &= ~TP_COORD_UD;/* 扫描触摸屏 */ft6236_scan();/* 串口打印X Y 坐标 */printf("X=%d, Y=%d \n ", ft6236.touch_x, ft6236.touch_y);sprintf(coord, "(%d, %d)", ft6236.touch_x, ft6236.touch_y);lcd_draw_string(120, 200, coord, BLUE);is_refresh = 1;}/* 延迟80毫秒保证屏幕数据正常刷新 */msleep(80);}

先使用 lcd_set_area 函数设定显示坐标的区域，然后再写入白色的值（0XFFFFFFFF）,以此来刷新显示的内容。如果背景图片的坐标区域不是空白的，则无法使用此方法来刷新。

void lcd_clear_coord(void)
{uint32_t color = 0xFFFFFFFF;uint8_t x1 = 120;uint8_t y1 = 200;uint8_t width = 100;uint8_t height = 16;lcd_set_area(x1, y1, x1 + width - 1, y1 + height - 1);tft_fill_data(&color, width * height / 2);
}

10.编译调试，烧录运行
进入自己项目 build目录，运行以下命令编译。

cmake .. -DPROJ=watchdog -G "MinGW Makefiles"
make

实验现象

烧录完成固件后，系统会弹出一个终端界面，如果没有弹出终端界面的可以打开串口助手显示调试内容。

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同时 LCD 显示屏上也会显示当前触摸的坐标，当松开手时，坐标也会消失。每次移动手指，改变触摸的位置，对应的触摸点坐标也会改变。

实验总结

K210 开发板的触摸屏是电容式触摸屏，可以使用手指直接触摸使用。
触摸板使用的是 I2C 通讯，读取数据后需要转化计算一下才能得到实际的触摸坐标。
触摸板的相关寄存器放在项目的 README.md 文件中，具体寄存器功能请查看硬件相关资料中触摸屏资料

开发板