概述

本文介绍如何在 睿擎工业开发平台 中创建并运行 SPI 总线通信 示例工程。通过驱动 XPT2046 触摸屏控制器，演示了基于 RT-Thread SPI 设备驱动框架的开发流程。

XPT2046 触摸控制器

XPT2046 是一款 4 线制电阻式触摸屏控制器，内含 12 位分辨率、125kHz 转换速率的逐步逼近型 A/D 转换器。它采用标准的 SPI 串行接口进行通信，常用于嵌入式设备中获取触控位置的 X、Y 坐标。

硬件连接

开发板的 SPI 接口与 XPT2046 硬件已经连接，芯片位置如图所示：

查手册获取 SPI 配置与控制字

根据 XPT2046 数据手册可知：

SPI 参数配置：支持 SPI 模式 0（ CPOL =0, CPHA =0），数据位宽 8 位，高位先行（MSB First）。

控制字（Command）：

• 读取 X 坐标 ADC 值的命令字为：0xD0
• 读取 Y 坐标 ADC 值的命令字为：0x90

数据格式：返回结果为 12 位有效数据，包含在两个字节中，需进行移位拼接。

读取 XPT2046 设备的触摸坐标

本示例展示如何通过 SPI 总线挂载并初始化 XPT2046 触摸控制器，然后通过发送指定的控制字（Command）读取 12 位精度的 X 和 Y 坐标 ADC 值。

构建与烧录

创建工程点击展开

1. 依次点击 “文件” -> “新建” -> "RT-Thread RuiChing App 项目"。

   

2. 在弹出新建向导中选择 开发版 、BSP: 、示例 、 调试器/下载器。选择好之后点击 “完成”。

   

3. 点击 “完成” 后，等待工程创建完成。

   

4. 创建完成。

   

构建工程点击展开

1. 单击工程使工程进入 Active-Debug 模式。

   

2. 点击工具栏上的构建按钮进行工程编译。

   

3. 构建成功后，会显示构建成功的信息。

   

固件下载点击展开

1. 固化驱动

   

2. 固化 APP

   

核心示例代码

SPI 示例相关代码说明

• rt_spi_bus_attach_device：该函数实现了 SPI 从设备的挂载与注册流程，包括设备句柄、设备的名称、挂载的总线名称和 cs 片选引脚。
• rt_spi_configure：该函数实现了 SPI 从设备参数的配置流程，包括通信模式（Mode）、数据宽度（Data Width）以及支持的最大通信速率（Max Hz）。
• rt_spi_transfer：该函数实现了向 XPT2046 设备发送 0xD0 或 0x90 控制指令，并接收返回的 12 位触摸坐标 ADC 原始数据的全双工传输操作。

spi_example.c

static rt_err_t _xpt2046_device_init(void)
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    struct rt_spi_device *dev;

    struct rt_spi_configuration cfg = {
        .mode = RT_SPI_MODE_0 | RT_SPI_MSB,
        .data_width = 8,
        .max_hz = 1000000,
    };

    if (rt_device_find(SPI_DEVICE_NAME) == RT_NULL)
    {
        dev = rt_malloc(sizeof(struct rt_spi_device));
        if (dev == RT_NULL)
        {
            rt_kprintf("malloc dev failed\n");
            ret = -RT_ERROR;
            goto __dev_err;
        }

        ret = rt_spi_bus_attach_device(dev, SPI_DEVICE_NAME, SPI_BUS_NAME,
                                       (void *)SPI_CS_PIN);// 挂载 SPI 从设备
        if (ret != RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("mount spi bus failed\n");
            ret = -RT_ERROR;
            goto __attach_err;
        }
    }

    dev = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(SPI_DEVICE_NAME);
    if (dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("not find device %s\n", SPI_DEVICE_NAME);
        ret = -RT_ERROR;
        goto __dev_err;
    }

    rt_spi_configure(dev, &cfg);// 配置 SPI 从设备参数

    return RT_EOK;

__attach_err:
    rt_free(dev);
__dev_err:

    return ret;
}

static rt_uint16_t _xpt2046_read_adc(struct rt_spi_device *spi_dev,
                                     rt_uint8_t cmd)
{
    rt_uint8_t tx[3] = {cmd, 0x00, 0x00};
    rt_uint8_t rx[3] = {0};

    rt_spi_transfer(spi_dev, tx, rx, 3);// 向 XPT2046 设备发送控制指令，并接收返回的 12 位触摸坐标

    return ((((rt_uint16_t)rx[1]) << 8) | rx[2]) >> 4;
}

int spi_xpt2046_example(void)
{
    struct rt_spi_device *spi_dev_xpt2046 = RT_NULL;
    rt_uint16_t x = 0, y = 0, vbatt = 0;
    int i = 0;

    if (_xpt2046_device_init() != RT_EOK)
    {
        return -RT_ERROR;
    }

    spi_dev_xpt2046 = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(SPI_DEVICE_NAME);
    if (spi_dev_xpt2046 == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("device %s not found\n", SPI_DEVICE_NAME);
        return -RT_ERROR;
    }

    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        x = _xpt2046_read_adc(spi_dev_xpt2046, XPT2046_CMD_READ_X);
        y = _xpt2046_read_adc(spi_dev_xpt2046, XPT2046_CMD_READ_Y);

        rt_kprintf("XPT2046 touch coordinate: X = %d, Y = %d", x, y);
        rt_kprintf("\n");
        rt_thread_mdelay(100);
    }

    return RT_EOK;
}

运行示例

操作步骤

1. 将程序下载到开发板
2. 打开串口终端连接开发板
3. 系统在启动后 main 函数会自动调用其内容函数
4. 也可在终端输入 spi_xpt2046_example 命令

预期结果

RT-Thread 终端

Hello, RuiChing
XPT2046 touch coordinate: X = 749, Y = 1171
msh />XPT2046 touch coordinate: X = 1233, Y = 1415
XPT2046 touch coordinate: X = 1366, Y = 1513
XPT2046 touch coordinate: X = 1513, Y = 1621
XPT2046 touch coordinate: X = 1566, Y = 1571

msh />spi_xpt2046_example
XPT2046 touch coordinate: X = 853, Y = 1209
XPT2046 touch coordinate: X = 1285, Y = 1380
XPT2046 touch coordinate: X = 1418, Y = 1461
XPT2046 touch coordinate: X = 1446, Y = 1507
XPT2046 touch coordinate: X = 1509, Y = 1620