基于STM32F103的触摸屏驱动模块设计要点

基于STM32F103x的LCD触摸屏驱动的设计

姓名：______徐进东_______

学号：______10030227_____

班级：______10 计卓______

目录

1 概述 (3)

2 LCD液晶显示屏 (3)

2.1 LCD液晶显示屏原理 (3)

2.2 LCD液晶显示屏分类 (3)

3 触摸屏驱动原理概述 (4)

3.1 电阻触摸屏工作原理 (4)

3.2 触摸屏控制实现 (4)

4 设计目标 (4)

5 系统硬件设计 (5)

5.1 STM32微处理器FSMC接口 (5)

5.2 LCD液晶显示屏介绍 (7)

5.3 触摸屏控制板 (8)

6 系统软件设计 (10)

6.1 系统软件结构 (10)

6.2 头文件设计 (11)

6.2 硬件初始化程序 (11)

6.3 3寸LCD模块驱动程序 (14)

6.4 触摸坐标获取程序 (19)

6.5 LCD控制器控制程序 (22)

7 总结 (24)

1 概述

LCD液晶显示屏与触摸屏在嵌入式系统中的应用越来越普及。他们是非常简单、方便、自然的人机交互方式，目前广泛应用于便携式仪器、智能家电、掌上设备等领域。触摸屏与LCD液晶显示技术的紧密结合，成了主流配置。

LCD液晶显示屏(LCD Module , LCM)是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源以及结构件装配在仪器的组件。

触摸屏技术在我国的应用时间不是太长，但它已经成长为人们最为接受的输入方式。利用这种技术人们只需触碰屏幕就可以对主机进行操作，是人机交互更为方便，直截了当。

本文档是对LCD液晶显示屏和触摸屏驱动的设计做深入介绍。

2 LCD液晶显示屏

2.1 LCD液晶显示屏原理

液晶（Liquid Crystal）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。

液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过量，从而把电信号转换成光像。

2.2 LCD液晶显示屏分类

1.位段型液晶显示模块

位段型液晶显示模块是一种由位段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件。

2.字符型液晶显示模块

字符型液晶显示模块是由字符液晶显示器件与专用的行、列驱动器、控制器、必要的连接件以及结构件装配而成，可以显示数字和西文字符。

3.图形点阵型液晶显示模块

图形点阵型显示模块就是可以动态地显示字符和图片的LCD。图形点阵液晶模块的点阵像素连续排列，行和列在拍布中均没有空隔，不仅可以显示字符，还可以显示连续完整的图像。图形点阵型液晶显示模块有三种类型可供选择：行列驱动型，行列驱动控制型及行列控制型。

3触摸屏驱动原理概述

3.1 电阻触摸屏工作原理

电阻触摸屏是采用电阻模拟量技术。它是一层玻璃作为基层，上面涂有一层透明氧化金属（ITO氧化铟）导电层，再盖有一层玻璃或是外表面硬化处理的光滑的塑料层；内表面也涂有一层ITO导电层。它们之间有许多细小的透明隔离点把两导电层隔开绝缘，每当有笔或是手指按下时，两导电层就相互接触。而形成电路。导电层的两端都涂有一条银胶，称为该工作面的一对电极。上下两个导电层一个是水平方向，一个是竖直方向，分别用来测量X 和Y的坐标位置。在水平面上的电极称为X+电极和X-电极，在竖直平面的电极称为Y+电极和Y-电极。工作时，两个电极根据测量需要提供参考电压或是作为测量端对接触点的位置进行测量。当测量接触点X坐标的时候，导电层上的X+电极和X-电极分别上参考电压和地；Y 电极不加电压，那么X电极间会形成均匀的电压分布，用Y+电极作为测量点，得到的电压值通过A/D转换，就可对应地判断出接触点的X坐标。Y坐标亦是类似，只需改成对Y电极加电压而X电极不加电压即可。

图4-1 电阻屏原理图

3.2 触摸屏控制实现

对触摸屏的控制有专用的控制芯片。触摸屏的控制芯片主要完成两个任务：一是完成电极电压的切换，二是采集接触点处的电压值并实现A/D转换。

触摸屏控制芯片主要由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受位置信号后送至触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给MPU，同时它能接收MPU发来的命令并加以执行。

4 设计目标

基于STM32硬件开发平台与3寸液晶屏组成液晶显示与触摸屏人机交互系统。

5 系统硬件设计

本实验的主要硬件由STM32微处理器的FSMC 接口，3寸屏时序转换板以及触摸屏控制板组成。

图5-1 硬件系统结构图

5.1 STM32微处理器FSMC 接口

FSMC 模块能够与同步或异步的存储器和16位的PC 存储器卡接口，它的主要作用是： ● 将AHB 传输信号转换到适当的外部设备协议 ● 满足访问外部设备的时序要求，所有的外部存储器共享控制器输出的地址、数据和

控制信号，每个外部设备可以通过一个唯一的片选信号加以区分。FSMC 在任一时刻只访问一个外部设备。 FSMC 具有下列主要功能：

● 具有静态存储器接口的器件包括：

——静态随机存储器(SRAM) ——只读存储器(ROM) ——NOR 闪存

——PSRAM(4个存储器块)

● 两个NAND 闪存块，支持硬件ECC 并可检测多达8K 字节数据 ● 16位的PC 卡

● 支持对同步器件的成组(Burst)访问模式，如NOR 闪存和PSRAM ● 8或16位数据总线

● 每一个存储器块都有独立的片选控制 ● 每一个存储器块都可以独立配置 ● 时序可编程以支持各种不同的器件：

——等待周期可编程(多达15个周期) ——总线恢复周期可编程(多达15个周期)

——输出使能和写使能延迟可编程(多达15周期)

——独立的读写时序和协议，可支持宽范围的存储器和时序