《ESP32-S3使用指南—MicroPython版 V1.0》第三十一章 RGB触摸实验

正点原子

1）实验平台：正点原子ESP32S3开发板
2）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?id=768499342659
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-347618-1-1.html
4）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
5）正点原子手把手教你学ESP32S3快速入门视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1sH4y1W7Tc
6）正点原子FPGA交流群：132780729

第三十一章 RGB触摸实验

       本章，作者将介绍如何使用ESP32-S3来驱动触摸屏，我们通过外接带触摸屏的LCD模块（比如正点原子RGBLCD模块），来实现触摸屏控制。在本章中，我们将向大家介绍ESP32-S3控制正点原子RGBLCD模块，实现触摸屏驱动（电容触摸），最终实现一个手写板的功能。
       本章分为如下几个小节：
       31.1 Touch C模块解析
       31.2 硬件设计
       31.3 软件设计
       31.4 下载验证

       31.1 Touch C模块解析
       RGB屏相关内容，可参考正点原子提供的《ATK-MD0430R模块用户手册_V1.0》和《ATK-MD0430R模块使用说明_V1.0》，在这两个手册中，已经详细说明了RGB的工作原理及相关参数信息。
       温馨提示：正点原子ATK-MD0430R 模块搭载了GT9147电容式触摸屏IC，我们可通过IIC协议读取显示屏的触摸点。

       31.1.1 C模块解析
       本章的Touch C模块组件可在资料A盘6，软件资料1，软件2，MicroPython开发工具01-Windows2，正点原子MicroPython驱动CModules_LibRGBLCD目录下找到。下面作者将简要介绍正点原子Touch C模块驱动。这个讲解内容会分为几个部分：Touch模块初始化、扫描触摸屏、获取x坐标、获取y坐标和获取触摸状态。

       1，Touch模块初始化模块方法

1. _m_tp_dev tp_dev =
   
2. {{
   
3.     tp_init,
   
4.     0,
   
5.     0,
   
6.     0,
   
7.     0,
   
8.     0,
   
9. }};
   
10. 
    
11. /**
    
12. * @brief       触摸屏初始化
    
13. * @param       无
    
14. * @retval      0,没有进行校准
    
15. *              1,进行过校准
    
16. */
    
17. uint8_t tp_init(void)
    
18. {
    
19.     tp_dev.touchtype = 0;                                 /* 默认设置(电阻屏 & 竖屏) */
    
20.     tp_dev.touchtype |= ltdc_self->dir & 0X01;           /* 根据LCD判定是横屏还是竖屏 */
    
21. 
    
22.     if (ltdc_self->id == 0X4342 || ltdc_self->id == 0X4384)
    
23.     {
    
24.         gt9xxx_init();
    
25.         tp_dev.scan = gt9xxx_scan;                 /* 扫描函数指向GT9147触摸屏扫描 */
    
26.         tp_dev.touchtype |= 0X80;                   /* 电容屏 */
    
27.         return 0;
    
28.     }
    
29. 
    
30.     return 1;
    
31. }
    
32. 
    
33. /**
    
34. * @brief       触摸初始化
    
35. * @param       无
    
36. * @retval      无
    
37. */
    
38. STATIC mp_obj_t mp_touch_init(void)
    
39. {
    
40.     tp_dev.init();
    
41.     return mp_const_none;
    
42. }
    
43. STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(touch_init_obj, mp_touch_init);
    

复制代码

       在上述源代码中，我们首先初始化tp_dev结构体的成员变量。然后，在tp_init函数中，我们判断RGB显示屏的ID是否为0x4342和0x4384，这两款是RGB屏幕。接着，我们执行触摸IC的初始化操作，并将tp_dev.scan函数指针指向gt9xxx_scan函数，该函数用于扫描触摸，最后，将mp_touch_init函数注册至模块列表当中，使得在MicroPython环境下调用此模块的方法。
       请注意，gt9xxx.c/.h文件与正点原子STM32F429以上开发板提供的触摸IC驱动完全一致，只是将IIC协议通信替换为硬件IIC通信。

       2，扫描触摸屏模块方法
       上述作者提到，RGB显示屏的扫描函数由tp_dev结构体中的tp_dev.scan函数指针指向。因此，如果MicroPython想调用扫描触摸屏方法，可以将tp_dev.scan函数指针注册到模块列表中。如下源代码所示：

1. /**
   
2. * @brief       扫描触摸屏(采用查询方式)
   
3. * @param       mode : 电容屏未用到次参数, 为了兼容电阻屏
   
4. * @retval      当前触屏状态
   
5. *   @arg       0, 触屏无触摸;
   
6. *   @arg       1, 触屏有触摸;
   
7. */
   
8. STATIC mp_obj_t mp_touch_scan(mp_obj_t mode)
   
9. {
   
10.     int ct_mode = mp_obj_get_int(mode);
    
11.     tp_dev.scan(ct_mode);
    
12.     return mp_const_none;
    
13. }
    
14. STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1(touch_scan_obj, mp_touch_scan);

复制代码

       可以看到，此方法需要传入一个形参，用来设置触摸屏的状态，若此入参为0时，则触摸屏并没有触摸，反次，有触摸。

       3，获取x/y坐标模块方法

1. /**
   
2. * @brief       获取X轴坐标
   
3. * @param       无
   
4. * @retval      无
   
5. */
   
6. STATIC mp_obj_t mp_touch_get_x(void)
   
7. {
   
8. return mp_obj_new_bytearray_by_ref(sizeof(uint16_t)
   
9. * MP_ARRAY_SIZE(tp_dev.x), tp_dev.x);
   
10. }
    
11. STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(touch_get_x_obj, mp_touch_get_x);
    
12. 
    
13. /**
    
14. * @brief       获取Y轴坐标
    
15. * @param       无
    
16. * @retval      无
    
17. */
    
18. STATIC mp_obj_t mp_touch_get_y(void)
    
19. {
    
20. return mp_obj_new_bytearray_by_ref(sizeof(uint16_t)
    
21. * MP_ARRAY_SIZE(tp_dev.y), tp_dev.y);
    
22. }
    
23. STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(touch_get_y_obj, mp_touch_get_y);

复制代码

       上述模块方法中，我们使用MicroPython字节数组来存储触摸屏的X和Y轴坐标，然后，把字节数组返回给用户，这样就可以得到当前触摸的X与Y轴坐标了。

       4，获取触摸状态模块方法

1. /**
   
2. * @brief       获取触摸状态
   
3. * @param       无
   
4. * @retval      无
   
5. */
   
6. STATIC mp_obj_t mp_touch_get_sta(void)
   
7. {
   
8.     sta[0] = tp_dev.sta;
   
9.    
   
10. return mp_obj_new_bytearray_by_ref(sizeof(uint16_t)
    
11. *MP_ARRAY_SIZE(sta), sta);
    
12. }
    
13. STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(touch_get_sta_obj, mp_touch_get_sta);

复制代码

       同理，触摸状态方法也是利用MicroPython的字节数组来存储触摸状态数值，然后，返回给用户，来判断当前RGB显示屏触摸状态。

       31.1.2 C模块构造与类的方法
       在上小节中，作者已介绍了RGB触摸C模块的方法，下面是MicroPython引用这些模块方法的原型，如下所示：

       ①：初始化触摸驱动
       其方法原型如下：

1. touch.init()

复制代码

       返回值：无。

       ②：扫描触摸
       其方法原型如下：

1. touch.scan(0)

复制代码

       返回值：无。

       ③：获取X轴坐标
       其方法原型如下：

1. touch.get_x()

复制代码

       返回值：X坐标。

       ④：获取Y轴坐标
       其方法原型如下：

1. touch.get_y()

复制代码

       返回值：Y坐标。

       ⑤：获取触摸状态
       其方法原型如下：

1. touch.get_sta()

复制代码

       返回值：触摸状态。
       温馨提示：调用触摸模块的方法之前，必须先导入atk_touch模块，后调用此模块的方法，如下是导入模块示例：

1. import atk_touch as touch

复制代码

       31.2 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：经过一系列的初始化之后，进入电容触摸屏测试程序，用户可在画板上绘画字符、线条等，在测试界面的右上角会有一个清空的操作区域（RST），点击这个地方就会将输入全部清除，恢复白板状态。

       2. 硬件资源

       1）LED灯
              LED-IO1

       2）XL9555
              IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
              IIC_SDA-IO41
              IIC_SCL-IO42

       3）RGBLCD
              LCD_BL-IO1_3（XL9555）
              LCD_DE-IO4
              LCD_VSYNC-NC
              LCD_HSYNC-NC
              LCD_PCLK-IO5
              LCD_R3-IO45
              LCD_R4-IO48
              LCD_R5-IO47
              LCD_R6-IO21
              LCD_R7-IO14
              LCD_G2-IO10
              LCD_G3-IO9
              LCD_G4-IO46
              LCD_G5-IO3
              LCD_G6-IO8
              LCD_G7-IO18
              LCD_B3-IO17
              LCD_B4-IO16
              LCD_B5-IO15
              LCD_B6-IO7
              LCD_B7-IO6

       3. 原理图
       RGB接口与ESP32-S3的连接关系，如下图所示：

图31.2.1 RGB接口与ESP32-S3的连接电路图

       31.3 软件设计

       31.3.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图。

图31.3.1.1 程序流程图

       31.3.2 程序解析
       本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。RGB触摸实验main.py源码如下：

1. from machine import Pin,I2C
   
2. import atk_xl9555 as io_ex
   
3. import atk_ltdc as ltdc
   
4. import atk_touch as touch
   
5. import time
   
6. 
   
7. 
   
8. # 设置屏幕横竖屏:0为竖屏;1为横屏
   
9. atk_dir = 1
   
10. 
    
11. if atk_dir == 1:
    
12.     LCD_WIDTH  = 800
    
13.     LCD_HEIGHT = 480
    
14. else:
    
15.     LCD_WIDTH  = 480
    
16.     LCD_HEIGHT = 800
    
17. 
    
18. """
    
19. * @brief       清空屏幕并在右上角显示"RST"
    
20. * @param       无
    
21. * @retval      无
    
22. """
    
23. def load_draw_dialog():
    
24.    
    
25.     display.clear(ltdc.WHITE)
    
26.     display.string(LCD_WIDTH - 30, 0, 200, 16, 16, "RST", ltdc.BLUE)
    
27. 
    
28. 
    
29. """
    
30. * @brief       画粗线
    
31. * @param       x1,y1: 起点坐标
    
32. * @param       x2,y2: 终点坐标
    
33. * @param       size : 线条粗细程度
    
34. * @param       color: 线的颜色
    
35. * @retval      无
    
36. """
    
37. def lcd_draw_bline(x1,y1,x2,y2,size,color):
    
38.    
    
39.     t = 0
    
40.     xerr = 0
    
41.     yerr = 0
    
42.     delta_x = 0
    
43.     delta_y = 0
    
44.     distance = 0
    
45.     incx = 0
    
46.     incy = 0
    
47.     row = 0
    
48.     col = 0
    
49. 
    
50.     delta_x = x2 - x1                       # 计算坐标增量
    
51.     delta_y = y2 - y1
    
52.     row = x1
    
53.     col = y1
    
54. 
    
55.     if delta_x > 0:
    
56.         incx = 1                            # 置单步方向  
    
57.     elif delta_x == 0:
    
58.         incx = 0                            # 垂直线
    
59.     else:
    
60.         incx = -1
    
61.         delta_x = -delta_x
    
62. 
    
63.     if delta_y > 0:
    
64.         incy = 1
    
65.     elif delta_y == 0:
    
66.         incy = 0                            # 水平线
    
67.     else:
    
68.         incy = -1
    
69.         delta_y = -delta_y
    
70. 
    
71.     if delta_x > delta_y:
    
72.         distance = delta_x;                 # 选取基本增量坐标轴
    
73.     else:
    
74.         distance = delta_y
    
75. 
    
76.     for t in range(0,distance + 1):         # 画线输出
    
77.         display.circle(row, col, size, color)   # 画点
    
78.         xerr += delta_x
    
79.         yerr += delta_y
    
80. 
    
81.         if xerr > distance:
    
82.             xerr -= distance
    
83.             row += incx
    
84. 
    
85.         if yerr > distance:
    
86.             yerr -= distance
    
87.             col += incy
    
88. 
    
89. """
    
90. * @brief       电容屏测试
    
91. * @param       无
    
92. * @retval      无
    
93. """
    
94. def ctp_test():
    
95.    
    
96.     t = 0
    
97.     i = 0
    
98.     lastpos = [[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0]]    #最后一次的数据
    
99. 
    
100.     while True:
     
101.         
     
102.         touch.scan(0)
     
103.         
     
104.         x_data = touch.get_x()
     
105.         y_data = touch.get_y()
     
106.         sta_data = touch.get_sta()
     
107.         
     
108.         x = (x_data[9] << 8) | x_data[8]
     
109.         y = (y_data[9] << 8) | y_data[8]
     
110.         sta = (sta_data[1] << 8) | sta_data[0]
     
111.         
     
112.         for t in range(0,5):
     
113.             
     
114.             if sta & (1 << t):
     
115.                
     
116.                 if (x < LCD_WIDTH and y < LCD_HEIGHT):
     
117.                     
     
118.                     if lastpos[t][0] == 0xFFFF:
     
119.                         
     
120.                         lastpos[t][0] = x
     
121.                         lastpos[t][1] = y
     
122.                     
     
123.                     lcd_draw_bline(lastpos[t][0], lastpos[t][1],x,y,2,ltdc.RED);
     
124.                     lastpos[t][0] = x
     
125.                     lastpos[t][1] = y
     
126.                     
     
127.                     if (x > (LCD_WIDTH - 30) and y < 20):
     
128.                         
     
129.                         load_draw_dialog()
     
130.                 else:
     
131.                     lastpos[t][0] = 0xFFFF
     
132.                
     
133.         time.sleep_ms(5)
     
134.         
     
135.         i += 1
     
136.         
     
137.         if (i % 20 == 0):
     
138.             
     
139.             led_state = led.value()
     
140.             led.value(not led_state)
     
141. 
     
142. """
     
143. * @brief       程序入口
     
144. * @param       无
     
145. * @retval      无
     
146. """
     
147. if __name__ == '__main__':
     
148.    
     
149.     x = 0
     
150.     # 初始化LED并输出高电平
     
151.     led = Pin(1,Pin.OUT,value = 1)
     
152.     # IIC初始化
     
153.     i2c0 = I2C(0, scl = Pin(42), sda = Pin(41), freq = 400000)
     
154.     # XL9555初始化
     
155.     xl9555 = io_ex.init(i2c0)
     
156.    
     
157.    
     
158.     # 初始化RGB
     
159.     display = ltdc.init(dir = atk_dir)
     
160.     # 打开RGB屏背光
     
161.     xl9555.write_bit(io_ex.LCD_BL,1)
     
162.     time.sleep_ms(100)
     
163.    
     
164.     # 复位触摸芯片
     
165.     xl9555.write_bit(io_ex.CT_RST,0)
     
166.     time.sleep_ms(10)
     
167.     xl9555.write_bit(io_ex.CT_RST,1)
     
168.     time.sleep_ms(10)
     
169.    
     
170.     # 初始化触摸驱动
     
171.     touch.init()
     
172.    
     
173.     # 清空屏幕并在右上角显示"RST"
     
174.     load_draw_dialog()
     
175.    
     
176.     while True:
     
177.         
     
178.         ctp_test()

复制代码

       该示例经过一些列初始化之后，执行ctp_test函数创建白色的画板，用户可在画板上涂鸦，如果xiang 清除画板上的涂鸦，可点击右上角的“RST”按键清除。

       31.4 下载验证
       在代码编译成功之后，我们通过下载代码到开发板上，触摸屏测试如下图所示界面：

图31.4.1 触摸屏测试界面

       图中，作者在触摸板绘画“ALIENTEK”字符串。按右上角的RST标志，可以清屏。