基于XPT2046的电阻式触摸屏设计
简介：
XPT2046是一款四线制电阻触摸屏控制芯片，由深圳市矽普特科技有限公司研发生产，被广泛的应用于触摸屏驱动，堪称经典之作！
接线方法：
1、9、10引脚接VCC，6引脚接GND，2、3、4、5引脚接触摸屏的4条引脚线，16、15、14、12引脚接单片机SPI引脚，11接单片机某个引脚。
工作原理：
把XPT2046第11引脚接到单片机的引脚设置为中断引脚，触摸屏没有被触摸时，11引脚保持高电平，当有触摸屏被触摸时，11引脚变为低电平。所以单片机检测11引脚的高低电平，就可以知道有没有触摸屏触摸事件发生。如果发生了触摸屏按下事件，单片机通过SPI口，首先发送读取X坐标的命令0X90，然后读出2个字节的数据，然后再发送读取Y坐标的命令0XD0，然后再读出2个字节的数据。这时候，XY的坐标值就知道了，因为XPT2046是12位精度的ADC，所以读出的2个字节中，只有高12位是有效数据。
校准流程：
触摸液晶屏的4个角，采集X和Y坐标的12位值。这时候，就分别得到了X坐标和Y坐标的最小值和最大值，根据液晶屏的分辨率，再通过数学等比公式，就可以通过采集得到的12位ADC值得出现在触摸到屏幕的哪个点了。
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对于一个资深级的电子人，看了我上面的表述，就知道XPT2046怎么用了。但是，对于小白的你，上面的表述对你而言就是雾里看花。不要着急，下面我给你从0补起。
首先，你要知道，我上面所讲的内容是：使用XPT2046驱动4线电阻式触摸屏。那么，你见过4线电阻式触摸屏吗？没见过怎么办？好办啊！请看下图：
大部分的电阻式触摸屏，都是4线制的，就是引出了4条线的意思。我随便找了一个，请看下图：
看它引出的排线，共4条线，所以是4线制的，也就是说，这个触摸屏，就可以用XPT2046驱动。
瑞生(Ration)的2.4寸TFT上面所配的触摸屏，也是4线制的，如下图所示：
上图中，红色圆圈就是电阻式触摸屏的4条引脚。
看到这里，你就赚了，你已经认识了电阻式触摸屏的真面目了，这就是工作单位要的工作经验，想要更多干货，请继续往下看吧。
现在来看看，XPT2046怎么与它连接？
1.电源
作为一个芯片，肯定有VCC和GND，就是要给它供电。我们首先要看它的datasheet上供电的范围，如下图所示：
由datasheet可以看出。此芯片的供电电压，我们使用常用的3.3V和5V电源都可以。再加上“支持1.5V~5.25V的数字I/O口”特性。就是说，我们常用的5V的和3.3V的单片机，都可以作为他的控制器了，是不是在单片机选型上放宽很多了？
2.与触摸屏的连接
我们发现，XPT2046的2、3、4、5脚名称为XP、YP、XN、YN。P就是Positive，“正”的意思；N就是Negative，“负”的意思。所以有时候，你会看到引脚名称写法为X+、Y+、X-、Y-。这四个引脚，就是连接触摸屏的四个引脚。当你买触摸屏的时候，你的触摸屏商家就会告诉你触摸屏上的引线名称。如下图所示：
3.与单片机(MCU)的连接
XPT2046与单片机采用SPI连接。分别为引脚16：DCLK（SPI时钟引脚）;引脚15：CS（使能引脚或者叫做片选引脚）;引脚14：DIN（数据输入引脚）;引脚12：DOUT（数据输出引脚）。有些单片机上，带SPI，有些单片上，不带SPI。带SPI模块的单片机，可以配置SPI模块与XPT2046通信。不带SPI模块的单片机，可以随便找4个引脚，模拟SPI时序，与XPT2046通信。
除了SPI通信的4个引脚，还有一个引脚必须接：PENIRQ。当触摸屏有触摸事件发生，这个引脚就会拉低，所以我们把这个引脚接到单片机的某个中断引脚，就可以随时发现触摸屏有被按下。
XPT2046的SPI时序如下图所示：
BUSY是XPT2046的引脚13，是“忙时信号线”。
时序图分析：单片机把CS引脚拉低，开始SPI通信。DIN引脚发送1字节命令后，BUSY引脚拉高等待XPT2046内部ADC模块转换，转换结果完成后，BUSY引脚自动拉低，这时，可以通过DOUT引脚读出转换好的2字节数据，就是16个位，其中，高12位是有效数据，低4位无效。其中BUSY引脚可以用“延时一段时间”来代替，节省单片机引脚资源。这段文字，用单片机4个引脚模拟SPI程序表示就是：
??? CS=0;
SCK=0;?
?? ?for(i=0;i<8;i++) // 发送1字节读取命令
?? ?{
?? ??? ?if(Read&0x80)
?? ??? ?MOSI = 1;
?? ??? ?else MOSI = 0;
?? ??? ?Read<<=1;
?? ??? ?SCK = 0;?? ?
?? ??? ?SCK = 1;
?? ?}
?? ?delay_us(6);
?? ?SCK = 1; ? ?
?? ?SCK = 0;?? ? ?
?? ?for(i=0;i<16;i++) // 接收2字节结果
?? ?{ ?? ??? ??? ??? ? ?
?? ??? ?Num<<=1; ?? ?
?? ??? ?SCK = 0; ? ?? ??? ??? ?? ?
?? ??? ?SCK = 1;
?? ??? ?if(DOUT==1)Num++; ?? ??? ?
?? ?} ??? ?
?? ?Num>>=4;? // 结果右移4位，获取高12位有效数据 ???????
?? ?CS=1
以上程序中，Read是读取命令，Num是最后得到的值。读取X坐标的命令是0XD0，读取Y坐标的命令是0X90。这个命令从哪里来？这个就要看datasheet了。看时序图中的DIN命令字节，如下图所示：
关于命令字里面每个位的意义，datasheet上是这么说的：
bit0和bit1选择功耗，00或11都可以，bit2我们选择差分输入模式，bit3选择12位分辨率，bit7必须为1，由下图(差分模式输入配置)可以看出，测量X坐标A2 A1 A0是001，测量Y坐标A2A1A0是101，最后就可以得出读取X坐标的命令是0XD0，读取Y坐标的命令是0X90。
4.分辨率的转换
以瑞生(Ration)2.4寸TFT上的液晶屏为例，此屏分辨率是240*320，直白的说，就是此屏横着有240个点，竖着有320个点，因为此屏是真彩屏，所以每个点都可以产生不同的颜色。当我们给此屏上面加上触摸屏，就可以用程序来感知用户按下了屏幕的哪个位置。
首先测试屏幕的X坐标，从左往右依次点击屏幕，发现，得到的值由1900左右逐渐递减到165左右；然后测试屏幕的Y坐标，从上到下依次点击屏幕，发现，得到的值由1900左右逐渐递减到150左右。由此得出结论，该触摸屏的原点在右下角。由于我们的液晶屏是以左上角为原点的，所以需要借助数学知识转换一下。
void Change_XY(void)
{
?? ?X=(240-(X_ADC-165)/7.229);
?? Y=(320-(Y_ADC-165)/5.422);
}
此公式如何得到的？（不要和我说你的数学老师走得早……）
首先，看横坐标。液晶屏的坐标是从0~240，触摸屏的值是从1900到165，如何按一下触摸屏，就可以由采集到的触摸屏值，得到所在液晶屏的位置？
然后，看纵坐标。液晶屏的坐标是从0~320，触摸屏的值是从1900到150，如何按一下触摸屏，就可以由采集到的触摸屏值，得到所在液晶屏的位置？
横纵坐标，原理都一样。以横坐标为例讲解。假设现在的横坐标是由240~0，对应的触摸屏的值是1900~165，你会不会把触摸屏的任何一个值对应到240~0之中呢？还不会？再听我讲。你首先把1900~165转换成1735~0，即把每个测量到的值都减去165：X_ADC-165。1735~0对应240~0，现在测得1000，对应240~0中的多少？这应该会了吧？两种方法求解，第一种，等比公式，即：X/240=1000/1735，问X=？显然，X=1000*240/1735=138；第二种，斜率计算法，这里面，有一个斜率，即1735/240=7.229，用1000/7.229=138。两种方法都可以得到结果。这里我们使用斜率的方法。即X=(X_ADC-165)/7.229;现在把240~0的值转换成0~240的值，只需一步：即X=240-((X_ADC-165)/7.229)。同理，可以得出Y的公式。
提示：每一批触摸屏的ADC值都有一些出入，所以你可以按照我给你的上述方法，自行校正触摸屏的精度。
5.总结
现在，你可以用XPT2046+单片机的方式，给你家的任何一个地方安装触摸屏了。这些地方可以是电器上、墙上等你能想到的地方。你可以用单片机检测触摸区域后给出任何你想要的动作，这些动作可以是打开点灯等。祝你成功！