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基于STM32、HAL库的TSC2046IPWR触摸屏控制器驱动程序设计

一、简介:

TSC2046IPWR是一款4线电阻式触摸屏控制器,具有以下特点:

  • 12位分辨率ADC

  • 支持SPI和I2C接口

  • 低功耗设计

  • 内置温度测量功能

  • 内置触摸压力测量功能

  • 工作电压:2.2V-5.25V

二、硬件接口:

TSC2046引脚STM32L4引脚功能说明
VCC3.3V电源
GNDGND
DINPA7SPI MOSI
DOUTPA6SPI MISO
CSPA4片选
DCLKPA5SPI时钟
BUSYPA3忙信号(可选)
PENIRQPA2触摸中断(可选)

三、头文件:

#ifndef __TSC2046_H
#define __TSC2046_H

#include "stm32l4xx_hal.h"

#define TSC2046_CMD_X         0xD0
#define TSC2046_CMD_Y         0x90
#define TSC2046_CMD_Z1        0xB0
#define TSC2046_CMD_Z2        0xC0
#define TSC2046_CMD_TEMP0     0x80
#define TSC2046_CMD_TEMP1     0xF0

#define TSC2046_SPI_TIMEOUT   100

typedef struct {
    SPI_HandleTypeDef *hspi;
    GPIO_TypeDef *cs_port;
    uint16_t cs_pin;
    GPIO_TypeDef *irq_port;
    uint16_t irq_pin;
} TSC2046_HandleTypeDef;

void TSC2046_Init(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, SPI_HandleTypeDef *hspi, 
                 GPIO_TypeDef *cs_port, uint16_t cs_pin,
                 GPIO_TypeDef *irq_port, uint16_t irq_pin);
uint8_t TSC2046_Touched(TSC2046_HandleTypeDef *htsc);
uint16_t TSC2046_ReadX(TSC2046_HandleTypeDef *htsc);
uint16_t TSC2046_ReadY(TSC2046_HandleTypeDef *htsc);
uint16_t TSC2046_ReadZ1(TSC2046_HandleTypeDef *htsc);
uint16_t TSC2046_ReadZ2(TSC2046_HandleTypeDef *htsc);
uint16_t TSC2046_ReadADC(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, uint8_t cmd);
uint16_t TSC2046_ReadTemperature(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, uint8_t temp_cmd);

#endif /* __TSC2046_H */

四、源文件:

#include "tsc2046.h"
#include "stm32l4xx_hal.h"

void TSC2046_Init(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, SPI_HandleTypeDef *hspi, 
                 GPIO_TypeDef *cs_port, uint16_t cs_pin,
                 GPIO_TypeDef *irq_port, uint16_t irq_pin)
{
    htsc->hspi = hspi;
    htsc->cs_port = cs_port;
    htsc->cs_pin = cs_pin;
    htsc->irq_port = irq_port;
    htsc->irq_pin = irq_pin;
    
    // 初始化CS引脚为高电平(不选中)
    HAL_GPIO_WritePin(htsc->cs_port, htsc->cs_pin, GPIO_PIN_SET);
}

uint8_t TSC2046_Touched(TSC2046_HandleTypeDef *htsc)
{
    // 检查PENIRQ引脚,低电平表示触摸
    return (HAL_GPIO_ReadPin(htsc->irq_port, htsc->irq_pin) == GPIO_PIN_RESET);
}

uint16_t TSC2046_ReadADC(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, uint8_t cmd)
{
    uint8_t tx_data[3] = {0};
    uint8_t rx_data[3] = {0};
    uint16_t result = 0;
    
    tx_data[0] = cmd;
    
    HAL_GPIO_WritePin(htsc->cs_port, htsc->cs_pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_SPI_TransmitReceive(htsc->hspi, tx_data, rx_data, 3, TSC2046_SPI_TIMEOUT);
    HAL_GPIO_WritePin(htsc->cs_port, htsc->cs_pin, GPIO_PIN_SET);
    
    // 数据在第二个和第三个字节的高12位
    result = ((rx_data[1] << 8) | rx_data[2]) >> 3;
    
    return result;
}

uint16_t TSC2046_ReadX(TSC2046_HandleTypeDef *htsc)
{
    return TSC2046_ReadADC(htsc, TSC2046_CMD_X);
}

uint16_t TSC2046_ReadY(TSC2046_HandleTypeDef *htsc)
{
    return TSC2046_ReadADC(htsc, TSC2046_CMD_Y);
}

uint16_t TSC2046_ReadZ1(TSC2046_HandleTypeDef *htsc)
{
    return TSC2046_ReadADC(htsc, TSC2046_CMD_Z1);
}

uint16_t TSC2046_ReadZ2(TSC2046_HandleTypeDef *htsc)
{
    return TSC2046_ReadADC(htsc, TSC2046_CMD_Z2);
}

uint16_t TSC2046_ReadTemperature(TSC2046_HandleTypeDef *htsc, uint8_t temp_cmd)
{
    return TSC2046_ReadADC(htsc, temp_cmd);
}

五、应用:

#include "main.h"
#include "tsc2046.h"

SPI_HandleTypeDef hspi1;
TSC2046_HandleTypeDef htsc;

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_SPI1_Init();
    
    // 初始化TSC2046
    TSC2046_Init(&htsc, &hspi1, GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIOA, GPIO_PIN_2);
    
    while (1)
    {
        if (TSC2046_Touched(&htsc))
        {
            uint16_t x = TSC2046_ReadX(&htsc);
            uint16_t y = TSC2046_ReadY(&htsc);
            uint16_t z1 = TSC2046_ReadZ1(&htsc);
            uint16_t z2 = TSC2046_ReadZ2(&htsc);
            
            // 计算触摸压力
            uint16_t pressure = z1 - z2 + 4095;
            
            // 在这里可以添加触摸坐标处理逻辑
            // ...
            
            HAL_Delay(100); // 简单的防抖处理
        }
    }
}

// SPI1初始化函数
void MX_SPI1_Init(void)
{
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_32;
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 7;
    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

// GPIO初始化函数
void MX_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    // SPI1引脚配置
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // CS引脚配置
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // PENIRQ引脚配置
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

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