XPT2046中文资料详解，引脚图及功能_工作原理_内部框图及应用设计电路

很多朋友对XPT2046中文资料详解，引脚图及功能_工作原理_内部框图及应用设计电路不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

一、XPT2046中文资料详情_XPT2046简介四线电阻式触摸屏，主要由两层ITO镀膜组成。一层在屏幕的左右边缘有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部有一条水平总线。如果在薄膜的两条母线上施加电压，将在ITO涂层上形成均匀的电场。当用户触摸触摸屏时，触摸点处的两层薄膜会接触，在另一层薄膜上可以测得接触点的电压值。

为了在X轴方向进行测量，左侧总线偏置为0V，右侧总线偏置为VCC。将顶部或底部总线连接到ADC，当顶部和底部接触时，可以进行测量。对于Y轴方向的测量，顶部总线偏置到VCC，底部总线偏置到0V。将ADC输入接在左母线或右母线上，顶层与底层接触时即可测得电压。

如下图所示，测得的电压值与接触点的位置成线性关系，即可以分别从VPX和VPY计算出接触点P的X和Y坐标。在实际测量中，控制电路将交替地向X和Y电极组施加VCC电压，以测量电压并计算接触点的坐标。测量流程举例说明：步骤1，对X施加VCC，对X-施加0V，测量Y(或Y-)电极上的电压值VPX，计算接触点P的X坐标；

步骤2，对Y施加VCC，对Y-施加0V，测量X(或X-)电极上的电压值VPY，计算接触点P的Y坐标；以上两步构成一个测量循环，可以得到一组(x，y)坐标。图2.1:触摸屏工作原理示意图

1、电阻式触摸屏控制器XPT2046通过上面的介绍可以知道，为了测量一个触摸点的坐标，需要对电阻式触摸屏模块的两个导电膜分时施加电压，当对一个导电膜的电极施加电压时，用ADC测量另一个导电膜的电极上的电压。因此，触摸控制器必须能够支持两个功能：1)触摸控制器可以向连接的电极施加电压2)触摸控制器可以测量电极上的电压(ADC)。

也就是说，触摸控制器不仅仅是一个简单的ADC，还可以为电极提供电压，所以我们不能用一般的ADC来控制4线电阻式触摸屏。为了控制电阻式触摸屏，很多厂商比如TI的TSC2046、ADS7843都推出了专门的触摸控制器，功能相同，封装兼容，可以直接更换。

同时国内也有厂商推出了完全兼容的器件，比如深圳Sipt公司推出的XPT2046，完全兼容TI的TSC2046器件。本教程主要基于这款芯片。

2、XPT2046特点：工作电压范围2.2V~5.25V，数字I/O口支持1.5V~5.25V内置2.5V基准电压源用于测量电源电压(0V~6)，内置结温测量功能。触摸压力测量采用SPI3线控通信接口，具有自动掉电功能。包装：QFN-1010-3100。

XPT2046在125KHz转换速率和2.7V电压下功耗仅为750 W。XPT2046因其低功耗和高速度而广泛应用于由电池供电的小型手持设备，如PDA和手机。

二、XPT2046中文数据详情_XPT2046内部框图下图为XPT2046的功能框图。可以看出，XPT2046包含一个多路复用器，可以测量电池电压、辅助电压和芯片温度。用12位ADC对选定的模拟输入通道进行模数转换，得到数字量，然后送到控制逻辑电路，由主控CPU读取。同时，主控制CPU也通过向控制逻辑发送命令来设置要选择用于转换的特定通道。

XPT支持笔画中断，即当触摸屏检测到触摸被按下时，它可以立即产生笔画中断，并通知主控制器它可以控制转换的开始和读取数据。在转换过程中，busy信号用于指示当前的忙碌状态，以防止主机发出新命令来中断前一个命令。三、XPT2046中文数据详情_XPT2046引脚图及功能1、XPT2046图图XPT2046引脚图。

2、XPT2046引脚功能XPT2046通过SPI接口与主控制器通信，其与主控制器的接口包括以下信号：PENIRQ_N:行程中断信号。当冲程中断信号设置为有效时，每次按下触摸屏时，此引脚被拉至低电平。当主控制器检测到此信号时，可以通过发送控制信号来禁止行程中断，避免在转换过程中误触发控制器中断。此引脚内部连接一个50K上拉电阻。

CS_N:片选信号。当CS_N被拉低时，它用于控制转换时序，并使能串行输入/输出寄存器移出或移入数据。当此引脚为高电平时，芯片(ADC)进入省电模式。DCLK:外部时钟输入，用于驱动SARADC的转换过程，驱动数字IO上的串行数据传输。DIN:芯片的数据串行输入引脚。当CS处于低电平时，数据在串行时钟DCLK的上升沿锁存到芯片上的寄存器中。

DOUT:串行数据输出。数据在串行时钟DCLK的下降沿移出此引脚。当CS_N引脚为高电平时，此引脚处于高阻态。BUSY:输出信号忙。当芯片接收到命令并开始转换时，此引脚产生一个高电平DCLK周期。当引脚从高电平变为低电平时，转换结果的最高位数据出现在DOUT引脚上，主机可以读取DOUT的值。当CS_N引脚为高电平时，BUSY引脚处于高阻态。

四、XPT2046中文数据详解_XPT2046工作原理XPT2046是一款典型的逐次逼近型模数转换器(SARADC)，包含采样/保持、模数转换、串行数据输出等功能。同时，该芯片集成了2.5V内部基准电压源和温度检测电路，工作时使用外部时钟。XPT2046可以采用单电源供电，电源电压范围为2.7V~5.5V。

基准电压直接决定ADC的输入范围。基准电压可以是内部基准电压，也可以从外部直接输入1V ~ VCC范围内的基准电压(要求外部基准电压源的输出阻抗较低)。x、Y、Z、VBAT、Temp和AUX模拟信号由片内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、AUX时，可配置为单端模式；当作为触摸屏使用时，可配置差分模式，可有效消除驱动开关寄生电阻和外界干扰带来的测量误差，提高转换精度。

下图显示了XPT2046的典型工作电路：

XPT2046有四个管脚，分别是XP、XN、YP和YN，用来连接四线电阻屏的FPC，分别连接到对应的四线电阻屏的X电极和Y电极的正负极。这四个引脚都可以工作在两种状态，即电源/GND输出和ADC输入。

例如，ADC设置为差分模式工作。当测量X方向的坐标时，XP输出VCC和XN连接到GND。此时，YP和YN作为差分输入引脚连接到ADC，通过测量YP和YN之间的电压差获得当前触摸点的X位置。类似地，当测量Y方向的坐标时，YP输出VCC和YN连接到GND。此时，XN和XP作为差分输入引脚接入ADC，通过测量YP和YN之间的电压差得到当前触摸点的Y位置。

五、XPT2046中文数据详解_XPT2046典型应用1) 24时钟周期转换1、读写时序

知道了XPT2046的接口电路，我们就可以通过控制MCU或者FPGA来控制芯片读取坐标。为了正确读取X和Y坐标，需要根据芯片指定的控制协议读写数据。XPT2046一次读取X和Y坐标需要完成两次变换，单次变换只能得到单个X或Y坐标。所以一定要控制两次才能得到结果。至于每次转换的对象是X坐标还是Y坐标，由控制器发出的控制字决定。

转换期间，ADC可以配置为单端或差分模式。每次传输开始时，主控MCU驱动DIN信号传输。下图显示了XPT2046的典型24时钟周期开关控制序列：

XPT2046数据接口是一种串行接口，其典型工作顺序如上图所示。图中所示的信号来自单片机或带有基本串行接口的数据信号处理器。处理器与转换器之间的通信需要8个时钟周期，可以使用SPI、SSI和Microwire等同步串行接口。一次完整的转换需要24个串行同步时钟(DCLK)才能完成。

前8个时钟用于通过DIN引脚输入控制字节。当转换器获得有关下一次转换的足够信息时，它会根据获得的信息设置输入多路复用器和基准源输入，进入采样模式，并在必要时启动触摸屏驱动器。3个多时钟周期后，控制字节设置完成，转换器进入转换状态。此时，输入采样保持进入保持状态，触摸屏驱动器停止工作(单端工作模式)。

接下来的12个时钟周期将完成真正的模数转换。在测量比转换的情况下(SER/DFR ——=0)，驱动器在转换过程中会一直工作，第13个时钟会输出转换结果的最后一位。剩余的3个多时钟周期将用于完成转换器忽略的最后一个字节(DOUT设为低电平)。

2、控制字设置表3控制域的各功能控制字节DIN输入的控制字如下表所示，用于XPT2046的启动转换、寻址、设置ADC分辨率、配置和掉电控制。起始位置：第一个位置，即S位置。控制字的第一个位置必须是1，即s=1。所有输入都将被忽略，直到XPT2046的DIN引脚检测到起始位。

地址：接下来的3个数字(A2、A1和A0)选择多路复用器的当前通道(见表1、表2)、触摸屏驱动器和参考源输入。模式：模式选择位，用于设置ADC的分辨率。Mode=0，下一次转换将是12位模式；Mode=1，下一次转换将是8位模式。

SER/DFR:SER/DFR位控制参考模式，并选择单端模式(SER/DFR=1)或差分模式(SER/DFR=0)。在X坐标、Y坐标和触摸压力的测量中，优选差分工作模式以获得最佳性能。参考电压来自开关驱动器的电压。在单端模式下，转换器的基准电压固定为相对于GND引脚的VREF电压(详情参见表1和表2)。表1单端模式下地址与通道的对应关系表2差分模式下地址与通道的对应关系

PD0和PD1:表5显示了电源故障与内部基准电压配置之间的关系。ADC的内部基准电压可以单独关闭或开启，但需要额外的时间将内部基准电压稳定到最终稳定值后再进行转换。如果内部基准电压源处于关断状态，请确保有足够的唤醒时间。ADC要求立即使用，没有唤醒时间。此外，需要注意的是，当BUSY为高电平时，内部基准电压源禁止进入关断模式。

XPT2046的通道改变后，如果要关闭参考源，就要把命令重新写入XPT2046。

表4控制域各位功能具体描述表5 PD位功能描述上述单次转换时序是通过24个时钟周期的转换时序来说明的。在实际应用中，为了提高转换效率，XTP2046提供了16时钟转换模式和15时钟转换模式。

2) 16个时钟周期转换第1次转换的控制位可以与第n次转换部分重叠，因此一次转换可以在16个时钟周期内完成，如图16所示。图16还示出了处理器和转换器之间的串行通信可以在两个方向上独立进行。此时，每次转换必须在启动后1.6mS内完成(接收到启动时)，否则输入采样保持电路采样的信号会因放电而逐渐衰减，影响转换结果。

另外，转换过程中另一个串行通信的存在，会使XPT2046工作在全功耗状态。

8位总线接口，无DCLK时钟延迟，16时钟周期切换时序。在这种模式下，DCLK时钟的高低电压的最低要求平均值为200ns，即DCLK的时钟周期为2.5MHz

3) 15个时钟周期转换下图是XPT2046最快的时序。这种方法不支持大多数微控制器和数字信号处理器的串行接口，因为它们一般不提供15周期串行传输。然而，这种方法适用于FPGA和ASIC。应当注意，这有效地提高了转换器的最大转换速率。最快的转换速率，15个时钟周期转换

为了在不影响输出精度的情况下提高数据吞吐量，XPT2046可以采用8位转换模式。切换到8位转换模式，提前4个时钟完成一次转换。不仅每次转换缩短了4位(数据吞吐量提高了25%)，而且由于精度的降低，可以以更快的转换速率工作，时钟速度可以提高50%。时钟速度的提高和转换周期的缩短可以共同将转换速率提高2倍。更多详情XPT2046中文资料

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