基于STM32的RA8806控制器LCD设计

摘要：RA8806点矩阵液晶显示控制器内置字库、触摸屏和键盘接口，具有功能强、移植性强、性价比高的特点，比其他同类产品更受设计人员欢迎。采用RA8806控制器的LCD可以充分满足STM32嵌入式系统的各种液晶显示需求，为了实现这一目的，给出了在STM32上驱动该控制器的方法、触摸屏校准的思路及部分程序，并在实验中得以实现。
关键词：RA8806；LCD；STM32；液晶触摸屏

0 引言
    在现代电子设备中，触摸屏的应用使电子设备更智能化、人性化。在手机、导航仪、电子仪器、咨询终端等设备中，作为信息交流的媒介，触摸屏具有界面编程灵活、反应速度快、功耗低、体积小的特点。
    RA8806是一个文字与绘图模式相结合的点矩阵液晶显示控制器，最大能驱动640×240或320×480分辨率的LCD液晶触摸屏，可以显示文字、图片、符号等复杂信息，支持文字、图片混合显示和区域卷动，支持90°，180°，270°的文字旋转显示，支持4／8 b的8080和6800系列两种MPU接口，提供4×8或8×8的键盘扫描接口，提供使用者自行创建字型及符号的功能，可以进行文字对齐、设置粗体字、设置行间距和LCD对比度、背光调节。
    STM32系列嵌入式芯片是常用的微控制器芯片，本文使用的是内核为32位CotrexTM-M3的STM32F103，并行LCD接口兼容8080／6800模式，通过配置FSMC来连接LCD。在实验中还把UCGUI软件移植入STM32F103中，UCGUI是一种嵌入式系统中常用的图形支持软件，适用于各种尺寸的LCD，将UCGUI软件移植入微控制器可以方便的绘制图形、文字、控件等人机交互界面元素。

1 RA8806数据总线接口方式
    常见的RA8806是用I／O或总线方式与单片机或嵌入式系统连接，本文采用的是320×240分辨率的RA8806控制器触摸屏以总线方式与STM32F103连接，连接的电路如图1所示。

    在设计中将BUSY引脚9空置，复位引脚11接高电平，可以通过STM32F130复位完成整个电路复位。RA8806和STM32F103都是采用了Intel 8080模式连接，数据总线宽度为8 b。

2 软件设计
2．1 软件初始化
    系统软件初始化包括STM32F103初始化、UCGUI初始化和RA8806控制器初始化，在STM32F103初始化中FSMC的配置为：

    在RA8806控制器中，触摸屏有自动模式和手动模式两种，自动模式和手动模式中，都可以通过触碰产生中断读取触碰坐标值，手动模式还可以通过轮询触碰事件读取坐标，在实验中采用的是手动模式中的轮询方式，这种方式的流程图如图2所示。在初始化RA8806时，寄存器TPCR1，TPCR2，INTR须按流程图设置，DWWR=AWRR=0x27，DWHR=AWBR=0xEF，其他寄存器默认设置。

2．2 触摸屏坐标
    触摸屏的坐标分为逻辑坐标和物理坐标，逻辑坐标为用户触摸是手指所点击屏幕的坐标，物理坐标为触摸屏显示的实际坐标，逻辑坐标和物理坐标比较接近，如果相差太多就需要校准。
    RA8806是通过一个10位的A／D转换器连接4线电阻式触摸屏，用户触摸后产生的逻辑坐标存于TPXR，TPYR和TPZR 3个寄存器中，TPXR中存放了x轴坐标的高8位，TPYR中存放了y轴坐标的高8位，TPZR的bit[1：0]是x轴的低二位，bit[3：2]是y轴的低二位。
    为了便于处理逻辑坐标，将TPXR和TPYR寄存器的数据左移2位进行计算，再分别取出TPZR寄存器中的低二位进行或运算，得出x，y轴的坐标。这个逻辑坐标不能直接显示，需要进行校准处理后根据触摸屏的大小转换为物理坐标显示，设计程序如下：

    如果用户触摸的范围超出了设定的显示窗口，就需要对逻辑坐标(x，y)进行判断，如果超出了范围，逻辑坐标无效，就将鼠标设置到对应的边缘，反之逻辑坐标有效。
2．3 触摸屏校准
    由于触摸屏自身的性能不好，或使用一段时间后会发现逻辑坐标和物理坐标的偏差越来越大，坐标不准造成误操作影响用户使用，这样就要通过校准程序来减少误差。电阻式触摸屏的电压成线性均匀分布，假设触摸屏上一点的逻辑坐标为(xA，yA)，对应的物理坐标为(xDA，yDA)，由电阻式触摸屏的线性特性可知，任意一点B的逻辑坐标可以用下面公式表示：
   
    只需在触摸屏上取3个物理坐标已知的点A，B，C，这3个点应该分布均匀不靠近边缘以免不准确，通过读取TPXR，TPYR，TPZR寄存器读出逻辑坐标求出Kx，Ky，求出Kx，Ky后由式(1)校准逻辑坐标与物理坐标，图3(a)为校准的界面，图3(b)为校准后计算的Kx，Ky，由图可以看出两个系数都接近于1，说明触摸屏的坐标误差比较小。

3 结语
    RA8806控制器在软件设计上方便、灵活，能满足开发人员对中等尺寸触摸屏控制器的要求，丰富的功能和较高的性价比使RA8806控制器的LCD在市场上有很大的优势，基于RA8806的触摸屏与STM32嵌入式系统通过数据总线方式相结合，可以构造出理想的人机交互界面，具有广阔的应用领域。