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SAM4E单片机之旅——15、触屏输入与SPI通信

作者:时间:2017-04-10来源:网络收藏

  开发板上配了一个电阻触摸屏,它的控制器是ADS7843,使用进行通信。这次实现的功能是通过接口与该控制器交互,获取触摸屏点击的坐标,并显示在LCD上。略为难点的是作为同步时钟的一种,需要判断时钟的极性以及相位。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201704/346377.htm

  为了突出主题,就没有对电阻屏进行校准,显示的是控制器原始的输出值。

  一、 电路图

    

clip_image002

 

  PA12、PA13和PA14引脚的外设A为SPI相关引脚,PA11为SPI的NPCS0。即,该控制器连接在SPI的片选设备0。

  二、ADS7843简介

  和该控制器交互过程大概如下:

  根据设置,当控制器检测到有触摸时,PENIRQ引脚会拉低。

  为获取触摸的位置,需要向控制器发送一个8bit的控制字。

  控制器完成模数转换后,会拉高BUSY引脚电平。

  因为SPI主设备在读取从设备的数据时,需要通过发送数据来提供时钟信息,所以需要发送数据给从设备,才能读取数据。

  控制字的格式(只说明本次用到的值的含义):

    

clip_image004

 

  S为起始位:

  必须为1。需要发送无效指令时,该位为0。

  A[0-2]为通道选择位:

  值为1时表示读取坐标Y值;为5时读取坐标X。

  MODE为模式选择位:

  值为0时表示进行12位转换。

  SER/DFR为单端/差分模式选择位:

  为低时表示控制器工作在差分模式。

  PD[0-1]为休眠模式选择位:

  值为0时表示该两次转换之间进行休眠,且在有触摸操作时开启IRQ中断;

  值为3时表示不进行休眠,且禁用中断。

  通信时序与时钟极性、相位:

    

clip_image006

 

  上图是ADS7843,在进行12位转换时,通信的时序图。

  可以看到,每次传输的数据为8位。而在时钟无效时,时钟引脚是保持低电平的。并且,在一个时钟周期内,在第一个时钟边沿(即上升沿)时,传输的数据不变,即表示在时钟的第一个边沿进行数据采集;而在时钟第二个边沿(即下降沿)时,数据改变。

  接收数据时的注意事项:

    

clip_image008

 

  单独注意下ADS7843输出时的时序。

  在第一次传输的过程中,在第一个时钟的上升沿时,其输出为低电平。而有效的数据在第二个时钟才开始被采集到。这意味着,第一次传输时SPI主机的接收到的数据中,只有低7位是有效的。

  同样也可以看到,在第二次传输时,则有5位有效数据被传输。

  三、 辅助函数

  先实现一些辅助的函数,完成一些子功能。

  引脚及常用命令的宏定义。

  /* ADS7843 引脚 */

  #define RT_BUSY_PIN PIO_PA17

  #define RT_IRQ_PIN PIO_PA16

  /* ADS7843 命令相关 */

  #define RT_CMD_START (1<<7)

  #define RT_CMD_SWITCH_SHIFT 4

  #define RT_CMD_PD_MOD 0x3 //不休眠且不产生中断

  /* 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发送数据,并返回接收到的数据。在实际运用中,可能需要进行超时的处理。

  uint16_t SPISend(uint16_t data)

  {

  /* 发送 */

  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发送命令,并取得返回值。

  /*这个函数默认发送完命令后,ADS7843会返回两次数据 */

  uint32_t RTouchSendCmd(uint8_t uc_cmd)

  {

  SPISend(uc_cmd);

  /* 等待输出 */

  while ((PIOA->PIO_PDSR & RT_BUSY_PIN) ==0);

  /* 读取数据 */

  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引脚复用配置。将PA11—PA14复用为外设A,PA16和PA17配置为输入引脚。

  1// 代码略……

  SPI设置。下面直接给我设置的代码,如此设置的原因已经在上一小节说明。对于波特率的选择,ADS7843的芯片手册中只要求了一个在时钟脉冲中,高电平和低电平的出现时间不少于200ns。在这里选择的波特率为1 MHz(MCK为96 MHz)

  /* PMC */

  PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_SPI);

  const uint32_t RT_SPI_CS = 0; // 片选设备0

  SPI->SPI_MR = SPI_MR_MSTR // Master 模式

  | SPI_MR_MODFDIS // 关闭模式检测

  | SPI_MR_PCS(~(1<<RT_SPI_CS)) 外设选择< p> 

  | (SPI_MR_PS & 0) // 选择固定外设

  ;

  SPI->SPI_CSR[RT_SPI_CS] =

  SPI_CSR_BITS_8_BIT // 每次传输8比特数据

  | (SPI_CSR_CPOL & 0) // 时钟无效时为低电平

  | SPI_CSR_NCPHA // 在时钟的首边沿进行数据采集

  | SPI_CSR_CSAAT // 传输完成后保持片选

  | SPI_CSR_SCBR(96) // 波特率为对MCK进行96分频

  ;

  SPI->SPI_CR = SPI_CR_SPIEN; // 使能SPI

  使能ADS7843中断

  1RTouchSendCmd(RT_CMD_ENABLE_PENIRQ);

  五、 具体功能实现

  需要实现的功能在有触摸输入时,将ADS7843的输出绘制在LCD上。有了前面的基础,而且功能不复杂,所以实现起来也较为简单,直接看代码即可。

  #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)

  {

  /* 判断是否有触摸输入 */

  if ((PIOA->PIO_PDSR & RT_IRQ_PIN) == 0)

  {

  /* 获取坐标 */

  pos_x = RTouchSendCmd(RT_CMD_X_POS);

  pos_y = RTouchSendCmd(RT_CMD_Y_POS);

  /* 清屏 */

  ili93xx_fill(bg_color);

  /* 将坐标绘制在屏幕上 */

  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)

  ;

  /* 在获取输入坐标时停用了中断,需要重新启用*/

  RTouchSendCmd(RT_CMD_ENABLE_PENIRQ);

  }

  }



关键词: SAM4E SPI

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