从上面的引脚图，我们知道，XPT2046 跟单片机的主要引脚主要有：BUSY、DIN（单 片机 SPI 输出端）、CS、DCLK（单片机 SPI 时钟端）、PEN（笔触中断）、DOUT(单片机 SPI 输入端)

一、硬件设计及原理

查看原理图，由于高速SPI用到了SD卡和液晶屏，触摸芯片采用普通GPIO模拟SPI来实现坐标采集，除了4线SPI还有一根中断线来判断是否有按压屏幕。

二、代码编写

要驱动触摸芯片少不了触摸校正环节，触摸芯片采集的只是XY坐标上的AD值，要根据屏幕分辨率转换为液晶坐标系，所以应先驱动液晶屏，详细看上文章23_LCD_Test。

为什么要校正？

电阻式触摸屏就是一种传感器,它利用压力感应进行控制,将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表 X坐标和 Y 坐标的电压 电阻式触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层导电层(透明的导电电阻),上面再盖一层经过硬化处理 光滑防擦的塑料层 它的内表面也涂有一层透明导电层层, 在他们之间有许多细小的(小于 1/1000 英寸) 的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘 当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,其中一面导电层接通 Y 轴方向的 5V 均匀电压场,使得侦测层的电压由零变为非零,控制器侦测到这个接通后,进行 A/D 转换, 并将得到的电压值与 5V 相比即可得触摸点的 Y 轴坐标, 同理也能得出 X 轴的坐标, 然后再根据模拟鼠标的方式运作。 这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理由压力感应得到坐标值的并不能达到 100%的精度,它存在着误差。由于误差的存在, 在触摸屏上所绘制的图形和液晶屏上的图形,对应点的集合会有所偏差 在触摸屏上点击某一按钮或选择某项功能时, 内置的软件便无法对触摸屏上的点击做出正确响应,而触摸屏具有离散性,任意两个触摸点密度都不能完全一致, 所以几乎所有带阻性触摸屏的设备在出厂前均要经过一定的校准 校准是一种图形重建的过程,即将图形经过变换,换算出与液晶屏相一致的点集合, 现有的校准算法主要是用来改善上述中的固有误差。

直接用上个LCD液晶测试的工程，添加XPT2046.C和.H

lcd.c和gui.c就不说了，上个文章有讲

先看主函数流程

初始化lcd -> 初始化xpt2046 -> 设置为纵向 -> 开始校正 -> 完成后显示画图界面->创建画图任务

void app_main(void)
{
	esp_err_t ret;
	ESP_LOGI(TAG, "APP Start......");
	Init_LCD(WHITE);
	//初始化 XPT2046
	xpt2046_init();
	LCD_Set_Orientation(LCD_DISPLAY_ORIENTATION_PORTRAIT);// 纵向
	TP_Adjust();
	// 实心矩形
	LCD_DrawFillRectangle(0,0,30,30,BLUE);
	LCD_DrawFillRectangle(30,0,60,30,BROWN);
	LCD_DrawFillRectangle(60,0,90,30,GREEN);
	LCD_DrawFillRectangle(90,0,120,30,GBLUE);
	LCD_DrawFillRectangle(120,0,150,30,RED);
	LCD_DrawFillRectangle(150,0,180,30,MAGENTA);
	LCD_DrawFillRectangle(180,0,210,30,YELLOW);
	LCD_DrawRectangle(210,0,240,30,RED);
	LCD_ShowString(215,9,WHITE,BLACK,16,"Cle",0);
	LCD_DrawFillRectangle(0,31,240,320,WHITE);
	xTaskCreate(&Draw, "Draw", 4096, NULL, 5, NULL);
	while(1){
		vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
	}
}

画图任务函数

static void Draw(void *pvParameters)
{
	uint16_t CurrentColor = BLUE;
	while (1){
		if(xpt2046_read()){
			if(TouchY<=30 && TouchX<=30){
				CurrentColor = BLUE;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>30 && TouchX<60){
				CurrentColor = BROWN;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>60 && TouchX<90){
				CurrentColor = GREEN;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>90 && TouchX<120){
				CurrentColor = GBLUE;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>120 && TouchX<150){
				CurrentColor = RED;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>150 && TouchX<180){
				CurrentColor = MAGENTA;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>180 && TouchX<210){
				CurrentColor = YELLOW;
			}else if(TouchY<=30 && TouchX>210 && TouchX < 240){
				LCD_DrawFillRectangle(0,31,240,320,WHITE);
			}
			else{
				LCD_DrawPoint1(TouchX,TouchY,CurrentColor);//画点 
			}
		}
		vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);

	}
	vTaskDelete(NULL);
}

lcd初始化和绘图看上编文章

XPT2046初始化，其中只是初始化了所到的GPIO，下一步用这些IO虚拟SPI来读取坐标参数

//初始化 XPT2046
void xpt2046_init(void)
{
    gpio_config_t irq_config = {
        .pin_bit_mask = BIT64(XPT2046_IRQ),
        .mode = GPIO_MODE_INPUT,
        .pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE,
        .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE,
        .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,
    };
    esp_err_t ret = gpio_config(&irq_config);
    /**/
    gpio_config_t miso_config = {
        .pin_bit_mask = BIT64(XPT2046_MISO),
        .mode = GPIO_MODE_INPUT,
        .pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE,
        .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE,
        .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,
    };
    ret = gpio_config(&miso_config);
    gpio_pad_select_gpio(XPT2046_MOSI);
    gpio_set_direction(XPT2046_MOSI, GPIO_MODE_OUTPUT);// 设置GPIO为推挽输出模式
    gpio_pad_select_gpio(XPT2046_CLK);
    gpio_set_direction(XPT2046_CLK, GPIO_MODE_OUTPUT);// 设置GPIO为推挽输出模式
    gpio_pad_select_gpio(XPT2046_CS);
    gpio_set_direction(XPT2046_CS, GPIO_MODE_OUTPUT);// 设置GPIO为推挽输出模式
    
    printf("%s->XPT2046 Initialization\n",TAG);
    assert(ret == ESP_OK);
}

虚拟SPI写入一个命令

void xpt2046_gpio_Write_Byte(uint8_t num)    
{  
	uint8_t count=0;   
	for(count=0;count<8;count++){
		if(num&0x80){
			gpio_set_level(XPT2046_MOSI, 1);  
		}else{
			gpio_set_level(XPT2046_MOSI, 0);
		}  
		num<<=1; 
		gpio_set_level(XPT2046_CLK, 0);
		gpio_set_level(XPT2046_CLK, 1);
	}
}

虚拟SPI读取数据

uint16_t xpt2046_gpio_spi_read_reg(uint8_t reg)
{
	uint8_t count=0;
	uint16_t ADValue=0;
	gpio_set_level(XPT2046_CLK, 0);		// 先拉低时钟 	 
	gpio_set_level(XPT2046_MOSI, 0); 	// 拉低数据线
	gpio_set_level(XPT2046_CS, 0); 		// 选中触摸屏IC
	xpt2046_gpio_Write_Byte(reg);		// 发送命令字
	ets_delay_us(6);					// ADS7846的转换时间最长为6us
	gpio_set_level(XPT2046_CLK, 0);
	ets_delay_us(1);
	gpio_set_level(XPT2046_CLK, 1);		// 给1个时钟，清除BUSY
	gpio_set_level(XPT2046_CLK, 0);
	for(count=0;count<16;count++){		// 读出16位数据,只有高12位有效
		ADValue<<=1; 	 
		gpio_set_level(XPT2046_CLK, 0);	// 下降沿有效
		gpio_set_level(XPT2046_CLK, 1);	
		if(gpio_get_level(XPT2046_MISO))ADValue++;
	}  	
	ADValue>>=4;						// 只有高12位有效.
	gpio_set_level(XPT2046_CS, 1);		// 释放片选
	return(ADValue);
}

有了上现的两个函数实现，就可以读取坐标数据了

读取坐标数据多次求平均

uint16_t TP_Read_XOY(uint8_t xy)
{
	uint8_t LOST_VAL = 1;//丢弃值  
	uint16_t i,j,temp,buf[Read_Count];
	uint32_t sum=0;
	for(i=0;i<Read_Count;i++){
		buf[i]=xpt2046_gpio_spi_read_reg(xy);
	}
	for(i=0;i<Read_Count-1; i++){//排序
		for(j=i+1;j<Read_Count;j++){
			if(buf[i]>buf[j]){//升序排列
				temp=buf[i];
				buf[i]=buf[j];
				buf[j]=temp;
			}
		}
	}
	sum=0;
	for(i=LOST_VAL;i<Read_Count-LOST_VAL;i++){
		sum+=buf[i];
	}
	temp = sum/(Read_Count-2*LOST_VAL);
	return temp;
}

重点来了，校正函数，采用4点校正，这里的校正结果参数只是保存为变量，实际应该保存在EEPROM中下次读取

void TP_Adjust(void)
{
	uint8_t Last_LCD_Orientation = LCD_Orientation;// 记录校正前屏幕方向，完成后还原
	uint16_t pos_temp[4][2];//坐标缓存值
	uint8_t  cnt=0,GetTouchOK = 0;	
	uint16_t d1,d2;
	uint32_t tem1,tem2;
	float fac; 	
	uint16_t outtime=0;
 	cnt=0;
	uint16_t rX,rY;
	// 校正触摸时要显示为纵向
	LCD_Set_Orientation(LCD_DISPLAY_ORIENTATION_PORTRAIT);// 纵向
	LCD_Clear(WHITE);//清屏
	LCD_ShowString(10,40,WHITE,BLUE,16,"Please use the stylus click",1);//显示提示信息
	LCD_ShowString(10,56,WHITE,BLUE,16,"the cross on the screen.",1);//显示提示信息
	LCD_ShowString(10,72,WHITE,BLUE,16,"The cross will always move",1);//显示提示信息
	LCD_ShowString(10,88,WHITE,BLUE,16,"until the screen adjustment",1);//显示提示信息
	LCD_ShowString(10,104,WHITE,BLUE,16,"is completed.",1);//显示提示信息
	TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);//画点1 
	while(1){//如果连续10秒钟没有按下,则自动退出
		vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
		if (gpio_get_level(XPT2046_IRQ) == 0) {
			rX = TP_Read_XOY(CMD_X_READ);
			rY = TP_Read_XOY(CMD_Y_READ);
			while(!gpio_get_level(XPT2046_IRQ)){
				vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
			}
			GetTouchOK = 1;
		}
		if(GetTouchOK==1){
			GetTouchOK = 0;
			pos_temp[cnt][0]=rX;
			pos_temp[cnt][1]=rY;
			cnt++;
			switch(cnt){
				case 1:
					TP_Drow_Touch_Point(20,20,WHITE);						// 清除点1 
					TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,20,RED);				// 画点2
					vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
					break;
				case 2:
					TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,20,WHITE);				// 清除点2
					TP_Drow_Touch_Point(20,LCD_Height-20,RED);				// 画点3
					vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
					break;
				case 3:
					TP_Drow_Touch_Point(20,LCD_Height-20,WHITE);			// 清除点3
					TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,LCD_Height-20,RED);	// 画点4
					break;
				case 4:	 //全部四个点已经得到
					//对边相等
					tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[1][0]);//x1-x2
					tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[1][1]);//y1-y2
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d1=sqrt(tem1+tem2);//得到1,2的距离
					
					tem1=abs(pos_temp[2][0]-pos_temp[3][0]);//x3-x4
					tem2=abs(pos_temp[2][1]-pos_temp[3][1]);//y3-y4
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d2=sqrt(tem1+tem2);//得到3,4的距离
					fac=(float)d1/d2;
					if(fac<0.95||fac>1.05||d1==0||d2==0){//不合格{
						cnt=0;
						TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,LCD_Height-20,WHITE);	//清除点4
						TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);								//画点1
						TP_Adj_Info_Show(pos_temp[0][0],pos_temp[0][1],pos_temp[1][0],pos_temp[1][1],pos_temp[2][0],pos_temp[2][1],pos_temp[3][0],pos_temp[3][1],fac*100);//显示数据   
						continue;
					}
					tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[2][0]);//x1-x3
					tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[2][1]);//y1-y3
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d1=sqrt(tem1+tem2);//得到1,3的距离
					
					tem1=abs(pos_temp[1][0]-pos_temp[3][0]);//x2-x4
					tem2=abs(pos_temp[1][1]-pos_temp[3][1]);//y2-y4
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d2=sqrt(tem1+tem2);//得到2,4的距离
					fac=(float)d1/d2;
					if(fac<0.95||fac>1.05){//不合格{
						cnt=0;
						TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,LCD_Height-20,WHITE);	//清除点4
						TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);								//画点1
						TP_Adj_Info_Show(pos_temp[0][0],pos_temp[0][1],pos_temp[1][0],pos_temp[1][1],pos_temp[2][0],pos_temp[2][1],pos_temp[3][0],pos_temp[3][1],fac*100);//显示数据   
						continue;
					}//正确了
									
					//对角线相等
					tem1=abs(pos_temp[1][0]-pos_temp[2][0]);//x1-x3
					tem2=abs(pos_temp[1][1]-pos_temp[2][1]);//y1-y3
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d1=sqrt(tem1+tem2);//得到1,4的距离

					tem1=abs(pos_temp[0][0]-pos_temp[3][0]);//x2-x4
					tem2=abs(pos_temp[0][1]-pos_temp[3][1]);//y2-y4
					tem1*=tem1;
					tem2*=tem2;
					d2=sqrt(tem1+tem2);//得到2,3的距离
					fac=(float)d1/d2;
					if(fac<0.95||fac>1.05)//不合格
					{
						cnt=0;
						TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,LCD_Height-20,WHITE);	//清除点4
						TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);								//画点1
						TP_Adj_Info_Show(pos_temp[0][0],pos_temp[0][1],pos_temp[1][0],pos_temp[1][1],pos_temp[2][0],pos_temp[2][1],pos_temp[3][0],pos_temp[3][1],fac*100);//显示数据   
						continue;
					}//正确了
					//计算结果
					xfac=(float)(TP_Adjust_Width-40)/(pos_temp[0][0] - pos_temp[2][0]);	// 得到xfac	点2-点1的X AD差值
					xoff=(TP_Adjust_Width-xfac*(pos_temp[0][0]+pos_temp[2][0]))/2;		// 得到xoff		
					yfac=(float)(TP_Adjust_Height-40)/(pos_temp[3][1] - pos_temp[2][1]);// 得到yfac	点4-点3的Y AD差值
					yoff=(TP_Adjust_Height-yfac*(pos_temp[3][1]+pos_temp[2][1]))/2;		// 得到yoff

					printf("%s->XPT2046 Read fac(%f,%f)\n",TAG, xfac, yfac);
					printf("%s->XPT2046 Read off(%d,%d)\n",TAG, xoff, yoff);
					printf("%s->XPT2046 Read pos_temp1(X %d,Y %d)\n",TAG, pos_temp[0][0], pos_temp[0][1]);
					printf("%s->XPT2046 Read pos_temp2(X %d,Y %d)\n",TAG, pos_temp[1][0], pos_temp[1][1]);
					printf("%s->XPT2046 Read pos_temp3(X %d,Y %d)\n",TAG, pos_temp[2][0], pos_temp[2][1]);
					printf("%s->XPT2046 Read pos_temp4(X %d,Y %d)\n",TAG, pos_temp[3][0], pos_temp[3][1]);

					if(abs(xfac)>2||abs(yfac)>2){//触屏和预设的相反了.
						cnt=0;
						TP_Drow_Touch_Point(LCD_Width-20,LCD_Height-20,WHITE);	//清除点4
						TP_Drow_Touch_Point(20,20,RED);								//画点1
						LCD_ShowString(40,26,WHITE,BLUE, 16,"TP Need readjust!",1);
						vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
					}		
					LCD_Clear(WHITE);//清屏
					LCD_Set_Orientation(Last_LCD_Orientation);// 校正完成后还原开始时屏幕方向
					LCD_ShowString(35,110,WHITE,BLUE, 16,"Touch Screen Adjust OK!",1);//校正完成
					vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
					//TP_Save_Adjdata();  
					//LCD_Clear(WHITE);//清屏   
					return;//校正完成
			}
		}
 	}
}

根据校正的结果读取XY坐标并根据当前屏幕方向转换坐标系

bool xpt2046_read(void)
{
	static int16_t last_x = 0,last_y = 0;
	bool valid = true;
	int16_t swap_tmp;
	uint16_t x = 0,y = 0;
	uint16_t ux = 0,uy = 0;
	uint8_t irq = gpio_get_level(XPT2046_IRQ);
	if (irq == 0) {
		ux = TP_Read_XOY(CMD_X_READ);   //5700   61700
		uy = TP_Read_XOY(CMD_Y_READ);   //3000   62300

		//printf("%s->XPT2046 Read ADC(X:%d,Y:%d)\n",TAG, ux, uy);

		x = xfac * ux + xoff;//将结果转换为屏幕坐标
		y = yfac * uy + yoff; 
/*
校准后采集的触摸坐标系，要结合当前液晶显示坐标系翻转、调换XY，将触摸坐标系转为显示坐标系
				X0						X320
			Y0	-----------------------------
				|							|
				|							|
				软							|
				排							|
				线							|
				|							|
				|							|
			Y240-----------------------------
*/
		//printf("%s->LCD_DISPLAY_ORIENTATION_PORTRAIT  %d\n",TAG,LCD_Orientation);
		if(LCD_Orientation == LCD_DISPLAY_ORIENTATION_PORTRAIT){// 纵向
			// 调换XY
			swap_tmp = x;
			x = y;
			y = swap_tmp;
			// 翻转Y
			y =  LCD_Height - y;
		}else if(LCD_Orientation == LCD_DISPLAY_ORIENTATION_PORTRAIT_INVERTED){// 纵向翻转
			// 调换XY
			swap_tmp = x;
			x = y;
			y = swap_tmp;
			// 翻转X
			x =  LCD_Width - x;
		}else if(LCD_Orientation == LCD_DISPLAY_ORIENTATION_LANDSCAPE){// 横向
			// 翻转X
			x =  LCD_Width - x;
			// 翻转Y
			y =  LCD_Height - y;			
		}else if(LCD_Orientation == LCD_DISPLAY_ORIENTATION_LANDSCAPE_INVERTED){// 横向翻转

		}
		//printf("%s->XPT2046 Read Touch(X:%d,Y:%d)\n",TAG, x, y);
		TouchX = x;
		TouchY = y;
		return true;
	}
	return false;
}

下面为液晶屏的4个方向坐标系

三、下载测试

打开ESP-IDF Command Prompt

cd命令进入此工程目录

cd F:\ESP32_DevBoard_File\24_XPT2046_Touch_Test

查看电脑设备管理器中开发板的串口号

执行idf.py -p COM9 flash monitor从串口9下载并运行打开口显示设备调试信息   Ctrl+c退出运行

显示效果如下