目录
- 触摸屏
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- 组成
- 检测原理
- GT1151Q芯片
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- 简介
- 寄存器
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- 控制寄存器(0x8040）
- 状态寄存器（0x814E）
- 坐标寄存器(0x8150 ~ 0x819D）
- 核心代码
一般LCD将触摸屏组合起来扩展相应的功能，这里要注意触摸屏和LCD前者用于收集用户的触摸信息，后者用于显示。人机交互实际上是单片机通过触摸屏收集触摸信息后的触摸信息LCD上显示。以下是触摸屏的原理及相应触摸屏驱动芯片的作用。
触摸屏
组成
触摸屏分为表面电容式触摸屏和投影式触摸屏。前者不透明，一般用于笔记本电脑触摸板等非显示领域；后者通常用于手机屏幕等显示领域。投影式触摸屏实际上由三层材料组成，如下图所示： 
三层材料的特点如下：
| 名称 | 特点 | 作用 |
|---|---|---|
| 保护玻璃 | 手指直接接触的地方 | 保护内部结构 |
| ITO层 | 具有导电性和透光性的电极组成 | 用于完成触摸检测的核心部件 |
| 基板 | 有相应的接口，承上启下 | 支撑和连接检测电路 |
检测原理
根据检测原理，触摸屏可分为交互电容式和自我电容式。交互电容式触摸屏ITO层XY两组电极相互结合形成电容，而自电容式触摸屏两组电极与地形成电容，结构上的差异也导致检测方法的差异，本文介绍了交互式电容式触摸屏的检测方法。 交互式电容触摸屏ITO层XY轴之间的电容位置代表了触摸屏的实际坐标，可以通过检测电容的充电时间来确定手指是否按下，类似于电容按钮的原理。在检测触点坐标时，第一个X轴的电极发出激励信号，所有Y轴的电极接收信号可以通过检测交互电容器的充电时间来检测每个Y轴和第一个X轴交叉的交互电容器的大小。然后每个X轴依次发出激励信号，Y轴重复上述步骤，根据触摸屏电容变化的二维数据表，了解触摸点的坐标。
GT1151Q芯片
简介
触摸屏控制芯片用于检测ITO层电极之间电容的变化可以获得手指按压的具体坐标，编码这些坐标和状态信息，并保存在芯片内相应的寄存器中，供微控制器读取和呼叫。 GT1151Q芯片触摸扫描频率为120Hz，检测通道分别对应16个驱动通道和29个感应通道ITO层的X和Y电极数越大，检测坐标的精度越高。GT1151Q最高支持10点触摸，其引脚功能如下表所示：
| 引脚号 | 名称 | 功能描述 |
|---|---|---|
| 1 ~ 3 | DRV02 ~ DRV00 | 触摸驱动信号输出 |
| 4 | DRV00 | 模拟地 |
| 5 ~ 33 | SENS00 ~ SENS28 | 触摸模拟信号输入 |
| 34 | AVDD28 | 模拟电压输入 |
| 35 | AVDD22 | LDO输出 |
| 36 | DVDD12 | LDO输出 |
| 37 | DGND | 数字地 |
| 38 | INT | 中断信号 |
| 39 ~ 40 | Sensor_OPT1 ~ Sensor_OPT2 | 模组识别口 |
| 41 | I2C_SDA | I2C数据信号 |
| 42 | I2C_SCL | I2C时钟信号 |
| 43 | NC | |
| 44 | VDDIO | GPIO电平控制 |
| 45 | /RST | 系统复位脚 |
| 46 ~ 58 | DRV15 ~ DRV03 | 触摸驱动信号输出 |
GT1151Q芯片的引脚大多与触摸屏连接，用于输出触摸驱动信号和获取触摸模拟信号。只有四个引脚连接到开发板，即INT、/RST、I2C_SCL和I2C_SDA。其中INT用于检测坐标变化，以中断引脚RST复位引脚，I2C_SCL和I2C_SDA为I2C接口时钟线和数据线。 GT1151Q芯片使用I2C协议与微控制器进行通信，器件地址为0x14。
寄存器
这里要介绍一下GT1151Q宏定义可用于控制芯片对应的寄存器：
#define GT1151Q_CTRL_REG 0x8040 //GT1151Q控制寄存器 #define GT1151Q_CFGS_REG 0x8050 //GT1151Q配置起始地址寄存器 span class="token directive-hash">#define GT1151Q_PID_REG 0x8140 //GT1151Q产品ID寄存器
#define GT1151Q_GSTID_REG 0x814E //GT1151Q当前检测到的触摸情况
#define GT1151Q_TP1_REG 0x8150 //第一个触摸点数据地址
#define GT1151Q_TP2_REG 0x8158 //第二个触摸点数据地址
#define GT1151Q_TP3_REG 0x8160 //第三个触摸点数据地址
#define GT1151Q_TP4_REG 0x8168 //第四个触摸点数据地址
#define GT1151Q_TP5_REG 0x8170 //第五个触摸点数据地址
//IIC设备地址（含最低位）
#define GT1151Q_DEVICE_ADDR 0x28
控制寄存器（0x8040）
控制寄存器用于设置GT1151Q芯片完成相应的操作，具体介绍如下表：
状态寄存器（0x814E）
状态寄存器用于存储当前的触点数目，具体介绍如下表，其中bit7为标志位，触点不为0时该位为1，并且不会自动清零。bit3 ~ bit0为触点数目：
坐标寄存器（0x8150 ~ 0x819D）
坐标寄存器用于存储触点信息，共有60个，即每个触点通过6个寄存器存储信息，以触点1为例，如下表所示，0x8150 ~ 0x8151用于存储触点1X坐标值的低字节和高字节，0x8152 ~ 0x8153用于存储触点1Y坐标值的低字节和高字节，0x8154 ~ 0x8155用于存储触点1的宽和高：
对触点坐标值的存放，可使用以下结构体：
typedef struct
{
u16 x; //横坐标，0xFFFF表示无效值
u16 y; //纵坐标，0xFFFF表示无效值
u16 size; //触点大小
}StructTouchPoint;
核心代码
作为核心功能为获取触点坐标的芯片，获取的数据可通过存放于以下结构体：
typedef struct
{
u8 pointNum; //触摸点数，最多支持POINT_NUM_MAX个触摸点
u8 pointFlag[POINT_NUM_MAX]; //触摸点按下标志位，1-触摸点按下，0-未检测到触摸点按下
StructTouchPoint point[POINT_NUM_MAX]; //坐标点数据
}StructTouchDev;
通过以下函数可获取数据（仅供参考）：
void ScanGT1151Q(StructTouchDev* dev)
{
static u16 s_arrRegAddr[5] = {
GT1151Q_TP1_REG, GT1151Q_TP2_REG, GT1151Q_TP3_REG, GT1151Q_TP4_REG, GT1151Q_TP5_REG};//各个触点数据地址
u8 regValue;
u8 buf[6];
u8 i;
u16 swap;
//读取状态寄存器
IICCommonReadBytesEx(&s_structIICDev, GT1151Q_GSTID_REG, ®Value, 1, IIC_COMMON_NACK);//读取地址为GT1151Q_GSTID_REG，长度为1字节的数据至regValue中
regValue = regValue & 0x0F;
//记录触摸点个数
dev->pointNum = regValue;
//清除状态寄存器
regValue = 0;
IICCommonWriteBytesEx(&s_structIICDev, GT1151Q_GSTID_REG, ®Value, 1);
//循环获取5个触摸点数据
for(i = 0; i < 5; i++)
{
//检测到触点
if(dev->pointNum >= (i + 1))
{
IICCommonReadBytesEx(&s_structIICDev, s_arrRegAddr[i], buf, 6, IIC_COMMON_NACK);
dev->point[i].x = (buf[1] << 8) | buf[0];
dev->point[i].y = (buf[3] << 8) | buf[2];
dev->point[i].size = (buf[5] << 8) | buf[4];
//横屏坐标转换
if(1 == s_structLCDDev.dir)
{
swap = dev->point[i].x;
dev->point[i].x = dev->point[i].y;
dev->point[i].y = swap;
dev->point[i].x = 800 - dev->point[i].x;
}
//标记触摸点按下
dev->pointFlag[i] = 1;
}
//未检测到触点
else
{
dev->pointFlag[i] = 0; //未检测到
dev->point[i].x = 0xFFFF; //无效值
dev->point[i].y = 0xFFFF; //无效值
}
}
}