SAM4E單片機之旅——15、觸屏輸入與SPI通信
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開發(fā)板上配了一個電阻觸摸屏，它的控制器是ADS7843，使用SPI進行通信。這次實現(xiàn)的功能是通過SPI接口與該控制器交互，獲取觸摸屏點擊的坐標(biāo)，并顯示在LCD上。略為難點的是SPI作為同步時鐘的一種，需要判斷時鐘的極性以及相位。
本文引用地址：http://2s4d.com/article/201704/346377.htm為了突出主題，就沒有對電阻屏進行校準(zhǔn)，顯示的是控制器原始的輸出值。
一、 電路圖
PA12、PA13和PA14引腳的外設(shè)A為SPI相關(guān)引腳，PA11為SPI的NPCS0。即，該控制器連接在SPI的片選設(shè)備0。
二、ADS7843簡介
和該控制器交互過程大概如下：
根據(jù)設(shè)置，當(dāng)控制器檢測到有觸摸時，PENIRQ引腳會拉低。
為獲取觸摸的位置，需要向控制器發(fā)送一個8bit的控制字。
控制器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后，會拉高BUSY引腳電平。
因為SPI主設(shè)備在讀取從設(shè)備的數(shù)據(jù)時，需要通過發(fā)送數(shù)據(jù)來提供時鐘信息，所以需要發(fā)送數(shù)據(jù)給從設(shè)備，才能讀取數(shù)據(jù)。
控制字的格式(只說明本次用到的值的含義)：
S為起始位：
必須為1。需要發(fā)送無效指令時，該位為0。
A[0-2]為通道選擇位：
值為1時表示讀取坐標(biāo)Y值;為5時讀取坐標(biāo)X。
MODE為模式選擇位：
值為0時表示進行12位轉(zhuǎn)換。
SER/DFR為單端/差分模式選擇位：
為低時表示控制器工作在差分模式。
PD[0-1]為休眠模式選擇位：
值為0時表示該兩次轉(zhuǎn)換之間進行休眠，且在有觸摸操作時開啟IRQ中斷;
值為3時表示不進行休眠，且禁用中斷。
通信時序與時鐘極性、相位:
上圖是ADS7843，在進行12位轉(zhuǎn)換時，通信的時序圖。
可以看到，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位。而在時鐘無效時，時鐘引腳是保持低電平的。并且，在一個時鐘周期內(nèi)，在第一個時鐘邊沿(即上升沿)時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不變，即表示在時鐘的第一個邊沿進行數(shù)據(jù)采集;而在時鐘第二個邊沿(即下降沿)時，數(shù)據(jù)改變。
接收數(shù)據(jù)時的注意事項：
單獨注意下ADS7843輸出時的時序。
在第一次傳輸?shù)倪^程中，在第一個時鐘的上升沿時，其輸出為低電平。而有效的數(shù)據(jù)在第二個時鐘才開始被采集到。這意味著，第一次傳輸時SPI主機的接收到的數(shù)據(jù)中，只有低7位是有效的。
同樣也可以看到，在第二次傳輸時，則有5位有效數(shù)據(jù)被傳輸。
三、 輔助函數(shù)
先實現(xiàn)一些輔助的函數(shù)，完成一些子功能。
引腳及常用命令的宏定義。
/* ADS7843 引腳 */
#define RT_BUSY_PIN PIO_PA17
#define RT_IRQ_PIN PIO_PA16
/* ADS7843 命令相關(guān) */
#define RT_CMD_START (1<<7)
#define RT_CMD_SWITCH_SHIFT 4
#define RT_CMD_PD_MOD 0x3 //不休眠且不產(chǎn)生中斷
/* ADS7843 常用命令 */
#define RT_CMD_ENABLE_PENIRQ
((1 << RT_CMD_SWITCH_SHIFT) | RT_CMD_START)
#define RT_CMD_X_POS
((5 << RT_CMD_SWITCH_SHIFT) | RT_CMD_START| RT_CMD_PD_MOD)
#define RT_CMD_Y_POS
((1 << RT_CMD_SWITCH_SHIFT) | RT_CMD_START | RT_CMD_PD_MOD)
SPI發(fā)送數(shù)據(jù)，并返回接收到的數(shù)據(jù)。在實際運用中，可能需要進行超時的處理。
uint16_t SPISend(uint16_t data)
{
/* 發(fā)送 */
while(!(SPI->SPI_SR & SPI_SR_TDRE));
SPI->SPI_TDR = data;
/* 接收 */
while(!(SPI->SPI_SR & SPI_SR_RDRF));
return (SPI_RDR_RD_Msk & SPI->SPI_RDR);
}
向ADS7843發(fā)送命令，并取得返回值。
/*這個函數(shù)默認發(fā)送完命令后，ADS7843會返回兩次數(shù)據(jù) */
uint32_t RTouchSendCmd(uint8_t uc_cmd)
{
SPISend(uc_cmd);
/* 等待輸出 */
while ((PIOA->PIO_PDSR & RT_BUSY_PIN) ==0);
/* 讀取數(shù)據(jù) */
uint32_t rec_data = SPISend(0);
uint32_t uResult = rec_data << 8;
rec_data = SPISend(0);
uResult |= rec_data;
uResult >>= 3;
return uResult;
}
四、 初始化
GPIO引腳復(fù)用配置。將PA11—PA14復(fù)用為外設(shè)A，PA16和PA17配置為輸入引腳。
1// 代碼略……
SPI設(shè)置。下面直接給我設(shè)置的代碼，如此設(shè)置的原因已經(jīng)在上一小節(jié)說明。對于波特率的選擇，ADS7843的芯片手冊中只要求了一個在時鐘脈沖中，高電平和低電平的出現(xiàn)時間不少于200ns。在這里選擇的波特率為1 MHz(MCK為96 MHz)
/* PMC */
PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_SPI);
const uint32_t RT_SPI_CS = 0; // 片選設(shè)備0
SPI->SPI_MR = SPI_MR_MSTR // Master 模式
| SPI_MR_MODFDIS // 關(guān)閉模式檢測
| SPI_MR_PCS(~(1<<RT_SPI_CS)) 外設(shè)選擇< p>
| (SPI_MR_PS & 0) // 選擇固定外設(shè)
;
SPI->SPI_CSR[RT_SPI_CS] =
SPI_CSR_BITS_8_BIT // 每次傳輸8比特數(shù)據(jù)
| (SPI_CSR_CPOL & 0) // 時鐘無效時為低電平
| SPI_CSR_NCPHA // 在時鐘的首邊沿進行數(shù)據(jù)采集
| SPI_CSR_CSAAT // 傳輸完成后保持片選
| SPI_CSR_SCBR(96) // 波特率為對MCK進行96分頻
;
SPI->SPI_CR = SPI_CR_SPIEN; // 使能SPI
使能ADS7843中斷
1RTouchSendCmd(RT_CMD_ENABLE_PENIRQ);
五、 具體功能實現(xiàn)
需要實現(xiàn)的功能在有觸摸輸入時，將ADS7843的輸出繪制在LCD上。有了前面的基礎(chǔ)，而且功能不復(fù)雜，所以實現(xiàn)起來也較為簡單，直接看代碼即可。
#include
int pos_x, pos_y;
char print_buf[64];
const ili93xx_color_t bg_color = COLOR_WHITE;
const ili93xx_color_t fg_color = COLOR_BLACK;
ili93xx_fill(bg_color);
while (1)
{
/* 判斷是否有觸摸輸入 */
if ((PIOA->PIO_PDSR & RT_IRQ_PIN) == 0)
{
/* 獲取坐標(biāo) */
pos_x = RTouchSendCmd(RT_CMD_X_POS);
pos_y = RTouchSendCmd(RT_CMD_Y_POS);
/* 清屏 */
ili93xx_fill(bg_color);
/* 將坐標(biāo)繪制在屏幕上 */
ili93xx_set_foreground_color(fg_color);
sprintf(print_buf, "X: %x", pos_x);
ili93xx_draw_string(100,100, print_buf);
sprintf(print_buf, "Y: %x", pos_y);
ili93xx_draw_string(100,150, print_buf);
/* 等待 */
for (volatile int i = 0; i < 500000; ++i)
;
/* 在獲取輸入坐標(biāo)時停用了中斷，需要重新啟用*/
RTouchSendCmd(RT_CMD_ENABLE_PENIRQ);
}
}
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