XPT2046电阻触摸屏芯片的使用

Posted 2022-04-29 【ql君】qlexcel

介绍

XPT2046是一颗12位的ADC芯片，可以当做普通的ADC芯片使用，但是一般都是用在电阻触摸屏上，方便定位触摸屏坐标。

特性

1. 工作电压范围为 2.2V～5.25V
2. 支持 1.5V～5.25V 的数字 I/O 口
3. 内建 2.5V 参考电压源
4. 电源电压测量（0V~6）
5. 内建温度测量功能
6. 触摸压力测量
7. 采用 SPI 3线控制通信接口
8. 具有自动 power-down 功能
9. 封装：QFN-16、 TSSOP-16 和 VFBGA-48与 TSC2046、 AK4182A 完全兼容
10. XPT2046 在 125KHz 转换速率和 2.7V 电压下的功耗仅为750 µW。 XPT2046 11. 以其低功耗和高速率等特性，被广泛应用在采用电池供电的小型手持设备上，比如 PDA、手机等。
11. XPT2046 有 TSSOP-16、 QFN-16 和 VFBGA 三种封装形式，温度范围是 - 40 ~ + 85℃ 。

引脚

  XPT2046只支持4线电阻触摸屏，引出的4条线就接在XPT2046的YN\\XN\\YP\\XP上
  XPT2046支持笔中断输出–低电平有效,这个引脚可以配置到单片机的中断脚上，或者轮询判断这个引脚状态，判断触摸屏是否已经按下。

功能框图

  XPT2046 是一种典型的逐次逼近型模数转换器（SAR ADC），包含了采样/保持、模数转换、串口数据输出等功能。同时芯片集成有一个 2.5V的内部参考电压源、温度检测电路，工作时使用外部时钟。 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～VCC范围内的参考电压（要求外部参考电压源输出阻抗低）。 X、 Y、 Z、 VBAT、 Temp和AUX模拟信号经过片内的控制寄存器选择后进入ADC， ADC可以配置为单端或差分模式。选择VBAT、 Temp和AUX时可以配置为单端模式；作为触摸屏应用时，可以配置为差分模式，这可有效消除由于驱动开关的寄生电阻及外部的干扰带来的测量误差，提高转换准确度。

典型电路

ADC通道选择

控制寄存器的A2、A1、A0这3位控制了ADC输入选择开关和电源开关，当=001时，YP接+REF，YN接-REF，XP输入ADC，测量触摸屏的Y坐标：

同样道理，当=101时，XP接+REF，XN接-REF，YP输入ADC，测量触摸屏的X坐标。

参考电压

XPT2046有一个内部的2.5V电压参考，可以通过PD1位来控制打开或者关闭。通常，内部参考电压仅在单端模式下用于蓄电池监测、温度测量和使用辅助输入。当使用差分模式时，可实现最佳触摸屏性能。要保持与ADS7843的兼容性，必须命令XPT2046的内部参考电压关闭，因此，通电后，需要写入PD1=0，以确保参考关闭。

SPI通信

一个完整的转换可以通过DCLK输入端上总共24个时钟周期的三次串行通信来完成。前八个时钟周期用于通过DIN引脚提供控制字节。控制字节会告诉转换器如何控制多路复用器和选择那一路ADC输入进行测量。


  当转换器读取到了A2、A1、A0、MODE，知道了转换相关的信息，转换器就会进入采样模式。如果需要，触摸面板驱动器将打开。再经过三个时钟周期后，控制字节完成，转换器进入转换模式。此时，输入采样和保持进入保持模式，触摸屏驱动器关闭（单端模式）。接下来的12个时钟周期完成了实际的模数转换。如果SER/DFR=0，则驱动器在转换过程中打开，转换结果的最后一位需要第13个时钟周期。完成最后一个字节还需要三个时钟周期（DOUT将为低），转换器将忽略这三个时钟周期。

下表描述了断电和内部参考电压配置。内部参考电压可以独立于ADC开启或关闭。这可以让内部参考电压在进行转换之前有额外的时间稳定到最终值。如果内部参考电源关闭，也要确保留出额外的唤醒时间。ADC无需唤醒时间，可即时使用。还要注意的是，内部参考电源关闭的状态当忙变高时会被锁定在部件中。为了关闭参考，通道转换后需要额外写入XPT2046。

PD0=0，禁止中断输出引脚。PD1使能中断输出。