简介

XPT2046 四线电阻式触摸屏，主要由两层镀有ITO镀层的薄膜组成。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线，如果在一层薄膜的两条总线上施加电压，在ITO镀层上就会形成均匀电场。当使用者触击触摸屏时，触击点处两层薄膜就会接触，在另一层薄膜上就可以测量到接触点的电压值。

首先简单介绍一下4线电阻触摸屏的驱动原理➡️在这可以看看原理

电阻触摸屏内部结构:

image-20230221133011368

当按下触摸屏时RX-、RX+、RY-、RY+的阻值会发生变化，测量到他们的阻值，就得到了按下的位置�?

  • 要得到X坐标，就在X+电极施加驱动电压V，X-接地，然后通过Y+或Y-测量电压值，就可以得到RX+、RX-的阻值关系了。
  • 要得到Y坐标，就在Y+电极施加驱动电压V，Y-接地，然后通过X+或X-测量电压值，就可以得到RY+、RY-的阻值关系了。

XPT2046的介绍

XPT2046是一款4线制电阻式触摸屏控制器，内含12位分辨率125KHz转换速率逐步逼近型A/D转换器。XPT2046支持从1.5V到5.25V的低电压I/O接口XPT2046能通过执行两次A/D转换查出被按的屏幕位置， 除此之外，还可以测量加在触摸屏上的压力。内部自带2.5V参考电压，可以作为辅助输入、温度测量和电池监测之用，电池监测的电压范围可以从0V到6V。XPT2046片内集成有一个温度传感器。 在2.7V的典型工作状态下，关闭参考电压，功耗可小于0.75mW。

XPT2046可以单电源供电，电源电压范围为2.7V～5.5V。参考电压值直接决定ADC的输入范围，参考电压可以使用内部参考电压，也可以从外部直接输入1V到VCC范围内的参考电压（要求外部参考电压源输出阻抗低）。

内部框图

image-20230221134319095

可以看到有一个多路选择器，负责选择哪一路送入后面的ADC进行采样。

多路选择器的输入有：

  1. XPT2046的内部温度传感器，可以用来测量它自身的温度
  2. VBAT引脚的输入经过R1和R2分压后的电压值，可以用来测量外部电池的电压值。
  3. AUX引脚的电压值
  4. X-、X+、Y-、Y+引脚的电压值

X-、X+、Y-、Y+引脚后面连接着MOS管，控制逻辑可以打开MOS管3和4把X-、Y-接地。也可以打开MOS管1和2把X+、Y+接VCC。 要测量X坐标时，就把MOS管1和3打开，然后多路选择器选择Y-或Y+进行采样。

引脚图和应用原理图

image-20230221134458612

VBAT：电池电源监控脚，不用悬空即可。

IN：ADC辅助通道，不用悬空即可。

VREF：参考电压的输入引脚，当使用外部参考电压时连接参考电压到该脚，不用悬空即可。

PENIRQ：笔触中断信号，当设置了笔触中断信号有效时，每当触摸屏被按下，该引脚被拉为低电平。当主控检测到该信号后，可以通过发控制信号来禁止笔触中断，从而避免在转换过程中误触发控制器中>..断。该引脚内部连接了一个50K的上拉电阻。

CS：芯片选中信号，当CS_N被拉低时，用来控制转换时序并使能串行输入/输出寄存器以移出或移入数据。当该引脚为高电平时，芯片（ADC）进入掉电模式。

DCLK：外部时钟输入，该时钟用来驱动SARADC的转换进程并驱动数字IO上的串行数据传输。

DIN：芯片的数据串行输入脚，当CS为低电平时，数据在串行时钟DCLK的上升沿被锁存到片上的寄存器。

DOUT：串行数据输出，在串行时钟DCLK的下降沿数据从此引脚上移出，当CS_N引脚为高电平时，该引脚为高阻态。

BUSY：忙输出信号，当芯片接收完命令并开始转换时，该引脚产生一个DCLK周期的高电平。当该引脚由高点平变为低电平的时刻，转换结果的最高位数据呈现在DOUT引脚上，主控可以读取DOUT的值。当CS引脚为高电平时，BUSY引脚为高阻态。

参考电压

+REF和－REF之间的电压差决定了模拟输入的电压范围。在12位分辨率下，数据结果最小值为VREF／4096。

通信时序

image-20230221134406587

通信的过程很简单，首先主机向XPT2046写入8个字节的控制字节，然后从XPT2046中读出转换数据即可，读出来的数据有16位，只有高12位是有效数据。控制字节的含义如下：

image-20230221134539600

通道选择

image-20230221134719516

image-20230221135029812

单端模式或差分模式的区别

image-20230221135055004

单端模式简单，在采样过程完成后，转换过程中可以关闭驱动开关，降低功耗。但这种模式的缺点是精度直接受参考电压源的精度限制，同时由于内部驱动开关的导通电阻存在，导通电阻与触摸屏电阻的分压作用，也会带来测量误差。
image-20230221135111257

差分模式的优点是：+REF和-REF的输入分别直接接到YP、YN上，可消除由于驱动开关的导通电阻引入的坐标测量误差。缺点是：无论是采样还是转换过程中，驱动开关都需要接通，相对单端模式而言，功耗增加了。

电源模式

ADC的内部参考电压可以单独关闭或者打开，但是，在转换前，需要额外的时间让内部参考电压稳定到最终稳定值；如果内部参考源处于掉电状态，还要确保有足够的唤醒时间。ADC要求是即时使用，无唤醒时间的。另外还得注意，当BUSY是高电平的时候，内部参考源禁止进入掉电模式。XPT2046的通道改变后，如果要关闭参考源，则要重新对XPT2046写入命令。

image-20230221135155444