SAM4E單片機(jī)之旅——15、觸屏輸入與SPI通信

　　開(kāi)發(fā)板上配了一個(gè)電阻觸摸屏，它的控制器是ADS7843，使用SPI進(jìn)行通信。這次實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)SPI接口與該控制器交互，獲取觸摸屏點(diǎn)擊的坐標(biāo)，并顯示在LCD上。略為難點(diǎn)的是SPI作為同步時(shí)鐘的一種，需要判斷時(shí)鐘的極性以及相位。

　　為了突出主題，就沒(méi)有對(duì)電阻屏進(jìn)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(jiǎn)介

　　和該控制器交互過(guò)程大概如下：

　　根據(jù)設(shè)置，當(dāng)控制器檢測(cè)到有觸摸時(shí)，PENIRQ引腳會(huì)拉低。

　　為獲取觸摸的位置，需要向控制器發(fā)送一個(gè)8bit的控制字。

　　控制器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后，會(huì)拉高BUSY引腳電平。

　　因?yàn)镾PI主設(shè)備在讀取從設(shè)備的數(shù)據(jù)時(shí)，需要通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)提供時(shí)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(shuō)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(wú)效指令時(shí)，該位為0。

　　A[0-2]為通道選擇位：

　　值為1時(shí)表示讀取坐標(biāo)Y值;為5時(shí)讀取坐標(biāo)X。

　　MODE為模式選擇位：

　　值為0時(shí)表示進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換。

　　SER/DFR為單端/差分模式選擇位：

　　為低時(shí)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(shí)表示該兩次轉(zhuǎn)換之間進(jìn)行休眠，且在有觸摸操作時(shí)開(kāi)啟IRQ中斷;

　　值為3時(shí)表示不進(jìn)行休眠，且禁用中斷。

　　通信時(shí)序與時(shí)鐘極性、相位:

　　上圖是ADS7843，在進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換時(shí)，通信的時(shí)序圖。

　　可以看到，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位。而在時(shí)鐘無(wú)效時(shí)，時(shí)鐘引腳是保持低電平的。并且，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，在第一個(gè)時(shí)鐘邊沿(即上升沿)時(shí)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不變，即表示在時(shí)鐘的第一個(gè)邊沿進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;而在時(shí)鐘第二個(gè)邊沿(即下降沿)時(shí)，數(shù)據(jù)改變。

　　接收數(shù)據(jù)時(shí)的注意事項(xiàng)：

　　單獨(dú)注意下ADS7843輸出時(shí)的時(shí)序。

　　在第一次傳輸?shù)倪^(guò)程中，在第一個(gè)時(shí)鐘的上升沿時(shí)，其輸出為低電平。而有效的數(shù)據(jù)在第二個(gè)時(shí)鐘才開(kāi)始被采集到。這意味著，第一次傳輸時(shí)SPI主機(jī)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(shí)，則有5位有效數(shù)據(jù)被傳輸。

　　三、 輔助函數(shù)

　　先實(shí)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(shí)際運(yùn)用中，可能需要進(jìn)行超時(shí)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(gè)函數(shù)默認(rèn)發(fā)送完命令后，ADS7843會(huì)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(shuō)明。對(duì)于波特率的選擇，ADS7843的芯片手冊(cè)中只要求了一個(gè)在時(shí)鐘脈沖中，高電平和低電平的出現(xiàn)時(shí)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(cè)

　　| 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?cái)?shù)據(jù)

　　| (SPI_CSR_CPOL & 0) // 時(shí)鐘無(wú)效時(shí)為低電平

　　| SPI_CSR_NCPHA // 在時(shí)鐘的首邊沿進(jìn)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(duì)MCK進(jìn)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(shí)現(xiàn)

　　需要實(shí)現(xiàn)的功能在有觸摸輸入時(shí)，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(shí)現(xiàn)起來(lái)也較為簡(jiǎn)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(shí)停用了中斷，需要重新啟用*/

　　RTouchSendCmd(RT_CMD_ENABLE_PENIRQ);

　　}

　　}