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ATK-7' TFTLCD 模块使用说(mini V3)_AN1510C.pdf

发布时间：2022-04-03 发布人：admin 分类：互联网 资料大小：2.05M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    AN1510C ATK-7’TFTLCD电容触摸屏模块使用说明
    1、ATK-7’ TFTLCD电容触摸屏模块简介
    1.1 模块引脚说明
    1.2 LCD控制器接口时序
    1.3 LCD控制器寄存器说明
    1.3.1 CUR_X寄存器(0x01)和CUR_Y寄存器(0x00)
    1.3.2 PIXELS寄存器(0x02)
    1.3.3 END_X寄存器(0x03)
    1.3.4 PREF寄存器(0x05)
    1.3.5 MIRROR寄存器(0X07)
    1.3.6 STATE/ DATA寄存器
    1.4 LCD控制器使用说明
    1.4.1 初始化
    1.4.2 画点
    1.4.3 读点
    1.5 电容触摸屏接口说明
    1.5.1 电容式触摸屏简介
    1.5.2 FT5206简介
    2、硬件连接
    3、软件实现
    4、验证
    AN1510C ATK-7’TFTLCD 电容触摸屏模块使用说明 本应用文档（AN1510C，对应 MiniSTM32 开发板扩展实验 13）将教大家如何在 ALIENTEK Mini STM32 开发板上使用 ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块（本文档仅针对 V1 版本的 7 寸屏 模块，即：CPLD+FT5206 方案；非 V2 版本的 7 寸屏模块，V2 版本采用的是：SSD1963+FT5206 方案）。 本文档分为如下几部分： 1， ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块简介 2， 硬件连接 3， 软件实现 4， 验证 1、ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块简介 ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块，是 ALIENTEK 生产的一款高性能 7 寸电容触摸屏模块， 该模块屏幕分辨率为 800*480，16 位真彩显示，模块自带 LCD 控制器，拥有多达 8MB 的显 存，能提供 8 页的显存，并支持任意点颜色读取。模块采用电容触摸屏，支持 5 点同时触摸， 具有非常好的操控效果。同时，模块还提供了镜像翻转、背光控制等功能，方便用户使用。 ATK-7’ TFTLCD 模块采用单 5V 供电，工作电流为 130mA~350mA，功耗很低，非常适合 各类型产品使用。 1.1 模块引脚说明 ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块通过 2*17 的排针（2.54mm 间距）同外部连接，模块可 以与 ALIENTEK 的 STM32 开发板直接对接，我们提供相应的例程，用户可以在 ALIENTEK STM32 开 发 板 上 直 接 测 试 。 ATK-7’ TFTLCD 电 容 触 摸 屏 模 块 外 观 如 图 1.1.1 所 示 ： 图 1.1.1-1 ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块正面图
    图 1.1.1-2 ATK-7’ TFTLCD 电容触摸屏模块背面图 模块通过 34（2*17）个引脚同外部连接，各引脚的详细描述如表 1.1.1 所示： 序号 说明 名称 NCE RS WR RD RST LCD 控制器片选信号（低电平有效） 命令/数据控制信号（0，命令；1，数据；） 写使能信号（低电平有效） 读使能信号（低电平有效） 复位信号（低电平有效） 1 2 3 4 5 6~21 22,26,27 23~25 28 29 30 31 32 33 34 D0~D15 双向数据总线 GND NC VCC MISO MOSI PEN BUSY CS CLK 地线 未用到 5V 电源输入引脚 NC，电容触摸屏未用到 电容触摸屏 IIC_SDA 信号(CT_SDA) 电容触摸屏中断信号(CT_INT) NC，电容触摸屏未用到 电容触摸屏复位信号(CT_RST) 电容触摸屏 IIC_SCL 信号(CT_SCL) 表 1.1.1 ATK-7’ TFTLCD 模块引脚说明 从上表可以看出，LCD 控制器总共需要 21 个 IO 口驱动，电容触摸屏需要 4 个 IO 口驱 动，这样整个模块需要 25 个 IO 口驱动。 1.2 LCD 控制器接口时序 ATK-7’ TFTLCD 模块自带的 LCD 控制器采用 16 位 8080 总线接口，总线写时序如图 1.2.1 所示：
    图 1.2.1 总线写时序 图中，当 RS 为 0 的时候，表示写入的是寄存器地址（0~7），RS 为 1 的时候，表示写入 的是数据（寄存器值/GRAM 数据）。 总线读时序如图 1.2.2 所示： 图 1.2.2 总线读时序 ATK-7’ TFTLCD 模块自带的 LCD 控制器可读的寄存器只有 2 个，当 RS 为 0 的时候，表示 读取的是状态寄存器(STATE)，当 RS 为 1 的时候，表示读取的是像素数据(DATA)，读期间的 地址寄存器(ADDR)将被忽略。 1.3 LCD 控制器寄存器说明 ATK-7’ TFTLCD 模块自带的 LCD 控制器各个寄存器的地址和功能简介如表 1.3.1 所示： 复位值 0x0000 功能简介 16 — — 16 RS 操作 位宽 地址 名称 0 写 0 读 1 读 1 写 1 写 1 写 1 写 0x00 0x01 0x02 16 16 16 16 16 — 0x03 END_X ADDR 设置地址寄存器的值 STATE 读状态寄存器 DATA 读像素数据 CUR_Y 设置屏幕的 Y 坐标 CUR_X 设置屏幕的 X 坐标 PIXELS 写入像素数据 1 写 1 写 16 16 0x04 保留 0x05 PREF 设置当前显示页、当前操作页， 设置 X 方向自动返回的坐标，以及页 拷贝时 X 方向的结束坐标 背光等 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x031f 0x0000
    1 写 1 写 8 8 0x06 保留 0x07 MIRROR 控制镜像翻转 0x0001 表 1.3.1 ATK-7’ TFTLCD 模块自带 LCD 驱动器寄存器地址和功能简介 1.3.1 CUR_X 寄存器(0x01)和 CUR_Y 寄存器(0x00) 寄存器 CUR_X 和 CUR_Y 用于设置待操作像素点的坐标，TFTLCD 屏幕上坐标的排列如图 1.3.1.1 所示： 图 1.3.1.1 坐标排列 当 CUR_Y 和 CUR_X 的值确定后，像素点 A 的位置便被唯一的确定了，随后的写入的像 素数据会被准确的放置在 A 点。 1.3.2 PIXELS 寄存器(0x02) 寄存器 PIXELS 对应着 16 位的颜色数据，如果当前显示页与当前操作页相同，那么写入 PIXELS 的数据会被立即呈现在由 CUR_X 和 CUR_Y 选中的当前激活点上，如果当前显示页与 当前操作页不相同，那么写入 PIXELS 的数据不会被立即呈现出来。 ATK-7’ TFTLCD 模块的颜色格式为 RGB565，具体的颜色与每个位对应关系如表 1.3.2.1 所 示： b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 R4 R3 R2 R1 R0 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B4 图 1.3.2.1 颜色与位对应关系 B3 B2 B1 B0 1.3.3 END_X 寄存器(0x03) 为了提高像素数据连续读写的效率，当设置好 CUR_X 和 CUR_Y 后，每读取/写入一个像 素，当前激活点的 X 坐标就会自动加一，当激活点的 X 坐标等于 END_X 后，便会自动返回 CUR_X 同时 Y 坐标自动加一。如图 1.3.3.1 所示：
    图 1.3.3.1 X 坐标自动返回示意图 以写数据为例，假设 CUR_X、CUR_Y、END_X 分别为 400、200、500，A 点、B 点、C 点、 D 点的坐标分别为（400，200）、（500，200）、（400，201）、（500，201）。设置好 CUR_X、 CUR_Y 后，第一个像素写到了 A 点，第 100 个像素写到 B 点，第 101 个像素写到 C 点，第 200 个像素写到 D 点，依此类推。 借助 END_X 寄存器，可以简化 MCU 批量数据读写的流程，假设 MCU 需要以（100，200） 为起始坐标写入一个 10×20 的矩形，那么只需要将 CUR_X 设为 100，CUR_Y 设为 200，END_X 设为 210，然后进行 200 次的像素点读/写操作即可，期间不需要再进行坐标设置操作，所 有的坐标都会被自动推算。 1.3.4 PREF 寄存器(0x05) PREF 寄存器用于设置当前显示页、当前操作页和 TFT 背光，各个位的具体含义如表 1.3.4.1 所示： 位 b5~b0 b8~b6 b11~b9 b14~b12 b15 名称 功能简介 复位值 BK_PWM 背光控制 保留 —— CUR_PAGE 当前显示的页 OPT_PAGE 当前操作的页 保留 —— 0 0 0 0 0 表 1.3.4.1 HREF 寄存器各位定义 其中，BK_PWM 用于设置背光信号的占空比，从而调节 TFT 背光的亮度，取值范围为 0~63，0 代表背光关闭，63 代表背光最亮。上电复位后 BK_PWM 的值默认为 0，也就是背 光关闭，在 MCU 对 BK_PWM 赋以非零值后，背光才能点亮。 当前显示页由 CUR_PAGE 指定，表示屏幕上实际显示的显存分页，当前操作页由 OPT_PAGE 指定，表示当前读写操作的显存分页。如果 CUR_PAGE 与 OPT_PAGE 指向同 一显存分页，那么写显存操作的结果会被立即呈现在屏幕上，如果 CUR_PAGE 与 OPT_PAGE 指向不同的显存分页，那么对 OPT_PAGE 的任何操作都不会影响屏幕上的显示内容，只有 在 CUR_PAGE 切换到 OPT_PAGE 后，OPT_PAGE 中数据才会被显示出来。 1.3.5 MIRROR 寄存器(0X07) MIRROR 寄存器用于实现图像的水平和垂直镜像翻转，该寄存器各位的具体含义如表 1.3.5.1 所示。
    位 b15~b2 b1 b0 名称 保留 UD LR 功能简介 复位值 —— 控制垂直镜像翻转 控制水平镜像翻转 表 1.3.5.1 MIRROR 寄存器各位定义 0 0 1 UD 位用于控制显示画面的垂直翻转，LR 位用于控制显示画面的水平翻转，操作 UD 位和 LR 位会影响 TFT 上的像素点位置与显存中数据地址的映射关系，但不会改变显存中 的数据，不同的 UD 和 LR 值所对应的显示效果如图 1.3.5.1 所示。 图 1.3.5.1 显示效果示意图 1.3.6 STATE/ DATA 寄存器 这两个寄存器相互配合，用于完成像素数据的读操作。STATE 寄存器的位定义如表 1.3.6.1 所示，读取该寄存器会自动启动像素点的读操作，当 MCU 查询到 STATE 的 DATA_OK 位（b0 位）为 1 后，表示像素数据有效，然后 MCU 读 DATA 寄存器即可获得对应点的像 素数据，与写像素数据的操作相同，读像素数据的像素点位置也是由当前的 CUR_X 和 CUR_Y 定义的。当 MCU 读取 DATA 寄存器后，DATA_OK 位会被自动清零。需要注意的 是，读 STATE 寄器时，b15~b1 位是随机值，因此在判断 DATA_OK 时，需要屏蔽掉这些位。 位 b15~b1 b0 名称 保留 功能简介 DATA_OK 数据有标志 表 1.3.6.1 STATE 寄存器各位定义 复位值 0 0 1.4 LCD 控制器使用说明 经过前面的介绍，我们对 ATK-7’ TFTLCD 模块自带的 LCD 控制器有了个大概的了解，接 下来，我们介绍一下该驱动器的具体使用方法。
    1.4.1 初始化 ATK-7’ TFTLCD 模块自带的 LCD 控制器初始化非常简单，分为如下 3 个步骤： 1， 复位。 通过拉低模块 RST 脚，实现对 LCD 控制器的复位，延时 100ms 左右，再拉高 RST 脚，完成对 LCD 的复位。 2， 等待控制器准备好。 在复位后，我们通过直接读 LCD 控制的数据，直到读到的数据最低位变为 1，说明 LCD 驱动器准备好了，可以开始后续的的操作。 3， 设置显示相关寄存器。 这里，我们要设置的包括：MIRROR 寄存器、PREF 寄存器、ENDX 寄存器等三个寄 存器。通过 MIRROR 寄存器设置屏幕的显示方向，这里我们默认设置为 0X01。然后， 通过 PREF 寄存器设置当前操作页、当前显示页以及背光控制等参数，这里我们默认设 置操作页和显示页均为第 0 页。然后设置背光为 63，设置背光到最亮。最后，通过 ENDX 寄存器设置 X 坐标的结束位置，由于 ATK-7’ TFTLCD 模块使用的 LCD 分辨率为 800*480， 所以默认设置 ENDX 的值为 799，满足全屏显示的需要。 经过以上三步设置，LCD 驱动器的初始化就完成了。 1.4.2 画点 LCD 驱动最重要的就是画点了，这里我们简单介绍一下 ATK-7’ TFTLCD 模块的画点实现。 用模块自带的 LCD 驱动器实现画点也是非常简单，我们只需通过操作三个寄存器，即可实 现任意点的画点。 首先，将我们要画的点的坐标写入 CUR_X 和 CUR_Y 这两个寄存器。然后，我们在 PIXELS 寄存器里面写入该点的颜色值，即完成画点操作了。如果设置操作页和显示页相同的话，我 们就可以立马在 LCD 上看到这个画出来的点。 1.4.3 读点 LCD 驱动另一个重要的功能就是读取点的颜色，方便做其他处理。ATK-7’ TFTLCD 模块自 带的 LCD 驱动器可以实现任意点的读取，方法类似画点操作，不过稍有区别。 首先，我们同样是通过 CUR_X 和 CUR_Y 两个寄存器，设置要读取点的坐标。然后，我 们读 STATE 寄存器（RS=0），等待 STATE 寄存器的最低位变为 1，之后，我们读取 DATA 寄存 器（RS=1），就可以读到指定点的颜色。 这样我们就实现一个点颜色的读取。 1.5 电容触摸屏接口说明 1.5.1 电容式触摸屏简介 现在几乎所有智能手机，包括平板电脑都是采用电容屏作为触摸屏，电容屏是利用人体 感应进行触点检测控制，不需要直接接触或只需要轻微接触，通过检测感应电流来定位触摸 坐标。 ATK-7’ TFTLCD V1 模块自带的触摸屏采用的是电容式触摸屏，下面简单介绍下电容式触 摸屏的原理。 电容式触摸屏主要分为两种： 1、 表面电容式电容触摸屏。 表面电容式触摸屏技术是利用 ITO(铟锡氧化物，是一种透明的导电材料)导电膜，通过 电场感应方式感测屏幕表面的触摸行为进行。但是表面电容式触摸屏有一些局限性，它只能
    识别一个手指或者一次触摸。 2、 投射式电容触摸屏。 投射电容式触摸屏是传感器利用触摸屏电极发射出静电场线。一般用于投射电容传感技 术的电容类型有两种：自我电容和交互电容。 自我电容又称绝对电容，是最广为采用的一种方法，自我电容通常是指扫描电极与地构 成的电容。在玻璃表面有用 ITO 制成的横向与纵向的扫描电极，这些电极和地之间就构成 一个电容的两极。当用手或触摸笔触摸的时候就会并联一个电容到电路中去，从而使在该条 扫描线上的总体的电容量有所改变。在扫描的时候，控制 IC 依次扫描纵向和横向电极，并 根据扫描前后的电容变化来确定触摸点坐标位置。笔记本电脑触摸输入板就是采用的这种方 式，笔记本电脑的输入板采用 X*Y 的传感电极阵列形成一个传感格子，当手指靠近触摸输 入板时，在手指和传感电极之间产生一个小量电荷。采用特定的运算法则处理来自行、列传 感器的信号来确定手指的位置。 交互电容又叫做跨越电容，它是在玻璃表面的横向和纵向的 ITO 电极的交叉处形成电 容。交互电容的扫描方式就是扫描每个交叉处的电容变化，来判定触摸点的位置。当触摸的 时候就会影响到相邻电极的耦合，从而改变交叉处的电容量，交互电容的扫面方法可以侦测 到每个交叉点的电容值和触摸后电容变化，因而它需要的扫描时间与自我电容的扫描方式相 比要长一些，需要扫描检测 X*Y 根电极。目前智能手机/平板电脑等的触摸屏，都是采用交 互电容技术。 ALIENTEK 所选择的电容触摸屏，也是采用的是投射式电容屏（交互电容类型），所以 后面仅以投射式电容屏作为介绍。 透射式电容触摸屏采用纵横两列电极组成感应矩阵，来感应触摸。以两个交叉的电极矩 阵，即： X 轴电极和 Y 轴电极，来检测每一格感应单元的电容变化，如图 1.4.1.1 所示： 图 1.5.1.1 投射式电容屏电极矩阵示意图 示意图中的电极，实际是透明的，这里是为了方便大家理解。图中，X、Y 轴的透明电 极电容屏的精度、分辨率与 X、Y 轴的通道数有关，通道数越多，精度越高。以上就是电容 触摸屏的基本原理，接下来看看电容触摸屏的优缺点： 电容触摸屏的优点：手感好、无需校准、支持多点触摸、透光性好。 电容触摸屏的缺点：成本高、精度不高、抗干扰能力较差。 这里特别提醒大家电容触摸屏对工作环境的要求是比较高的，在潮湿、多尘、高低温环 境下面，都是不适合使用电容屏的。 电容触摸屏一般都需要一个驱动 IC 来检测电容触摸，且一般是通过 IIC 接口输出触摸
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