¶ 显示&触摸
¶ 概述
本节将主要通过显示&触控综合Sample来介绍基于CSK6 SDK的显示屏和触控屏的基本使用。通过本章节学习，您将了解到：
- Zephyr中显示设备驱动、触屏设备驱动等相关知识。
- 驱动ST7789V SPI屏幕进行内容显示。
- 使用I2C接口，获取BL6XXX 触控屏用户输入状态。
¶ LCD屏显示实现
csk6 sdk 驱动模型中定义了可供上层应用调用的关键接口，如 读/写framebuffer 、开/关屏幕 、获取屏幕设备信息 、 设置亮度/对比度/像素格式/方向等。
在csk6 sdk的\drivers\display目录中可看到sdk已完成了屏显设备驱动的适配，其中包含本示例中使用的ST7789V (display_st7789v.c/.h)，只需要在示例中完成驱动的配置即可使用该显示屏。
¶ LCD屏显示逻辑
在display_kscan这个例程中，主程序对显示屏进行了初始化，并依次展示简单图形的绘制和图形的动态灰度调整功能，其主要流程如下(暂不包含触摸屏KSCAN相关)：
如上，此例程调用了display驱动模型中若干核心的显示接口进行内容显示，开发者可根据自己需要，绘制自己的UI页面。
¶ Display常用API接口
获取显示功能
void display_get_capabilities(const struct device *dev, struct display_capabilities *capabilities)
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向display设备实例的指针 |
| capabilities | 指向要填充功能结构的指针 |
写入要显示的数据
int display_write(const struct device *dev, const uint16_t x, const uint16_t y, const struct display_buffer_descriptor *desc, const void *buf)
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向display设备实例的指针 |
| x | x坐标点 |
| y | y坐标点 |
| desc | 指向描述显示区布局缓存的指针 |
| buf | 指向显示区数组的指针 |
关闭显示消隐
int display_blanking_off(const struct device *dev)
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向display设备实例的指针 |
更详细的显示驱动API接口请查阅zephyr官网Display Interface。
NOTE
显示消隐:动态显示过程中，若进行片选切换时没有对上一片显示的内容进行清空，则会导致当前数码管中出现上一片内容的余影,从而使显示模糊，影响了整个显示效果。
¶ 触摸屏功能实现
Zephyr具备kscan（keyboard scan matrix）驱动模型，其驱动程序用于检测矩阵键盘或带有按钮的设备中的按键。由于kscan驱动模型并不定义键值，而是通过按键的行列坐标来标识按键，而用户触碰触摸屏本质上也是生成一个行列坐标，因此kscan驱动模型也适用于触摸屏。csk6sdk中默认适配的触摸IC:BL6XXX(kscan_bl6xxx.c)
与display驱动类似，kscan驱动模型位于SDK的 \include\drivers\kscan.h 文件，kscan驱动模型中定义了一组很简洁的接口和回调。
¶ kscan常用API接口：
注册一个callback，当按键发生时通过callback通知应用
int kscan_config(struct device *dev,kscan_callback_t callback);
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向kcan设备实例的指针 |
| callback | 按键回调函数 |
使能callback回调
int kscan_enable_callback(struct device *dev);
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向kcan设备实例的指针 |
关闭callback回调
int kscan_disable_callback(struct device *dev);
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向kcan设备实例的指针 |
触摸回调函数
typedef void (*kscan_callback_t)(struct device *dev, u32_t row, u32_t column, bool pressed);
参数说明
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| dev | 指向kcan设备实例的指针 |
| row | 触摸点所在行 |
| column | 触摸点所在列 |
| pressed | true=触摸按下, false=触摸松开 |
¶ 使用示例
¶ 准备工作
本示例基于 CSK6-NanoKit开发板实现，要准备一块触控显示屏(使用 ST7789V 显示芯片的LCD屏及BL6133 触控芯片的TP)，把触控屏和显示屏接到CSK6-NanoKit开发板上。
¶ 获取sample项目
通过Lisa命令创建项目：
lisa zep create
依次按以下目录选择完成display_kscan sample创建：
csk → samples → driver → display_kscan
¶ 设备树配置
¶ 显示屏设备树配置
本示例显示屏使用到了CSK6-NanoKit开发板的SPI0接口，具体为：
spi0_sclk(pa15)、spi0_mosi(pa10)、spi0_miso(pa17)、 spi0_cs(pa12)。
因此需要在 .overlay中完成外设接口的配置，具体实现如下：
在应用项目下的boards/csk6002_9s_nano.overlay文件添加如下设备树配置：
&csk6002_9s_nano_pinctrl{
...
/* 显示屏SPI接口配置 */
pinctrl_spi0_sclk_default: spi0_sclk_default {
pinctrls = < &pinmuxa 15 6 >;
};
pinctrl_spi0_mosi_default: spi0_mosi_default {
pinctrls = < &pinmuxa 10 6 >;
};
pinctrl_spi0_miso_default: spi0_miso_default {
pinctrls = < &pinmuxa 17 6 >;
};
pinctrl_spi0_cs_default: spi0_cs_default {
pinctrls = < &pinmuxa 12 6 >;
};
};
¶ 触摸屏设备树配置
触摸屏使用到了i2c0接口，具体为：
i2c0_scl(pb2)、i2c0_sda(pb3)。
因此需要在 .overlay中完成外设接口的配置，具体实现如下：
在app/boards/目录下的csk6002_9s_nano.overlay文件并添加如下设备树配置：
&csk6002_9s_nano_pinctrl{
// ...
/* 触摸屏I2C接口配置 */
pinctrl_i2c0_scl_default: i2c0_scl_default{
pinctrls = <&pinmuxb 2 8>;
};
pinctrl_i2c0_sda_default: i2c0_sda_default{
pinctrls = <&pinmuxb 3 8>;
};
};
&i2c0 {
status = "okay";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c0_scl_default &pinctrl_i2c0_sda_default>;
pinctrl-names = "default";
ft5336@0 {
compatible = "focaltech,ft5336";
reg = <0x38>;
label = "FT5336";
status = "okay";
int-gpios = <&gpioa 3 0>;
};
};
¶ 日志串口设备树配置
本示例中将SDK默认的日志串口(GPIOA_2、GPIOA_3)中的GPIOA_3复用为触控屏的int使能脚，因此将日志输出串口配置为GPIOb_10 、GPIOb_11，具体如下：
&csk6002_9s_nano_pinctrl{
/* 日志串口配置 */
pinctrl_uart0_rx_default: uart0_rx_default{
pinctrls = <&pinmuxb 10 2>;
};
pinctrl_uart0_tx_default: uart0_tx_default{
pinctrls = <&pinmuxb 11 2>;
};
...
}
¶ 组件配置
¶ 触摸屏组件配置
在prj.conf文件中打开触摸屏功能配置:
# 触摸配置
CONFIG_KSCAN=y
# I2C功能配置
CONFIG_I2C=y
# 触摸屏屏驱动配置
CONFIG_KSCAN_BL6XXX=y
¶ 显示屏组件配置
在prj.conf文件中打开显示屏功能配置:
CONFIG_HEAP_MEM_POOL_SIZE=16384
CONFIG_LOG=y
# GPIO功能配置
CONFIG_GPIO=y
# 显示功能配置
CONFIG_DISPLAY=y
# spi功能配置
CONFIG_SPI=y
# ST7789V显示屏驱动配置
CONFIG_ST7789V=y
¶ 显示和触控功能实现
¶ LCD屏显示实现
void main(void)
{
size_t x;
size_t y;
size_t rect_w;
size_t rect_h;
size_t h_step;
size_t scale;
size_t grey_count;
uint8_t *buf;
int32_t grey_scale_sleep;
const struct device *display_dev;
struct display_capabilities capabilities;
struct display_buffer_descriptor buf_desc;
size_t buf_size = 0;
fill_buffer fill_buffer_fnc = NULL;
LOG_INF("Display sample for %s", DISPLAY_DEV_NAME);
/* kscan初始化 */
kscan_init();
/* 获取display设备实例 */
display_dev = device_get_binding(DISPLAY_DEV_NAME);
if (display_dev == NULL) {
LOG_ERR("Device %s not found. Aborting sample.",
DISPLAY_DEV_NAME);
RETURN_FROM_MAIN(1);
}
/* 获取显示功能 */
display_get_capabilities(display_dev, &capabilities);
if (capabilities.screen_info & SCREEN_INFO_MONO_VTILED) {
rect_w = 16;
rect_h = 8;
} else {
rect_w = 2;
rect_h = 1;
}
h_step = rect_h;
scale = (capabilities.x_resolution / 8) / rect_h;
rect_w *= scale;
rect_h *= scale;
if (capabilities.screen_info & SCREEN_INFO_EPD) {
grey_scale_sleep = 10000;
} else {
grey_scale_sleep = 100;
}
buf_size = rect_w * rect_h;
if (buf_size < (capabilities.x_resolution * h_step)) {
buf_size = capabilities.x_resolution * h_step;
}
/* 色块配置 */
switch (capabilities.current_pixel_format) {
case PIXEL_FORMAT_ARGB_8888:
fill_buffer_fnc = fill_buffer_argb8888;
buf_size *= 4;
break;
case PIXEL_FORMAT_RGB_888:
fill_buffer_fnc = fill_buffer_rgb888;
buf_size *= 3;
break;
case PIXEL_FORMAT_RGB_565:
fill_buffer_fnc = fill_buffer_rgb565;
buf_size *= 2;
break;
case PIXEL_FORMAT_BGR_565:
fill_buffer_fnc = fill_buffer_bgr565;
buf_size *= 2;
break;
case PIXEL_FORMAT_MONO01:
case PIXEL_FORMAT_MONO10:
fill_buffer_fnc = fill_buffer_mono;
buf_size /= 8;
break;
default:
LOG_ERR("Unsupported pixel format. Aborting sample.");
RETURN_FROM_MAIN(1);
}
buf = k_malloc(buf_size);
if (buf == NULL) {
LOG_ERR("Could not allocate memory. Aborting sample.");
RETURN_FROM_MAIN(1);
}
(void)memset(buf, 0xFFu, buf_size);
buf_desc.buf_size = buf_size;
buf_desc.pitch = capabilities.x_resolution;
buf_desc.width = capabilities.x_resolution;
buf_desc.height = h_step;
/*整屏填充白色背景*/
for (int idx = 0; idx < capabilities.y_resolution; idx += h_step) {
display_write(display_dev, 0, idx, &buf_desc, buf);
}
/*左上角填充红色块*/
fill_buffer_fnc(TOP_LEFT, 0, buf, buf_size);
x = 0;
y = 0;
display_write(display_dev, x, y, &buf_desc, buf);
/*右上角填充绿色块*/
fill_buffer_fnc(TOP_RIGHT, 0, buf, buf_size);
x = capabilities.x_resolution - rect_w;
y = 0;
display_write(display_dev, x, y, &buf_desc, buf);
/*右下角填充蓝色块*/
fill_buffer_fnc(BOTTOM_RIGHT, 0, buf, buf_size);
x = capabilities.x_resolution - rect_w;
y = capabilities.y_resolution - rect_h;
display_write(display_dev, x, y, &buf_desc, buf);
/* 关闭显示消隐 */
display_blanking_off(display_dev);
grey_count = 0;
x = 0;
y = capabilities.y_resolution - rect_h;
/*左下角灰色动态色块*/
while (1) {
fill_buffer_fnc(BOTTOM_LEFT, grey_count, buf, buf_size);
display_write(display_dev, x, y, &buf_desc, buf);
++grey_count;
k_msleep(grey_scale_sleep);
}
}
¶ 触控实现
Kscan使用比较简单，在固件代码中配置好后，注册callback函数，当触摸事件触发时在callback回调函数获取坐标点，在display_kscan这个例程中，关键的操作与注释如下：
/* 触摸回调函数，打印坐标 */
static void k_callback(const struct device *dev, uint32_t row, uint32_t col,
bool pressed)
{
ARG_UNUSED(dev);
printk("row = %u col = %u, pressed:%s\n", row, col, pressed ? "TRUE" : "FLASE");
}
void kscan_init(void)
{
/* 获取kscan设备实例 */
const struct device *kscan_dev = device_get_binding(DISPLAY_KSAN_DEV_NAME);
if (!device_is_ready(kscan_dev)) {
LOG_ERR("kscan device %s not ready", kscan_dev->name);
return;
}
/* 注册回调，在k_callback中可看到对应的坐标与状态printk输出操作 */
kscan_config(kscan_dev, k_callback);
/* 使能回调 */
kscan_enable_callback(kscan_dev);
}
void main(void)
{
kscan_init();
...
}
如上，仅需增加回调配置，即可在一个应用中注册触摸屏回调，开发者可根据实际业务需要，处理callback中的设备数据。
¶ 编译和烧录
- 编译
在app根目录下通过以下指令完成编译：
lisa zep build -b csk6002_9s_nano
- 烧录
csk6002_9s_nano开发板通过USB连接PC，通过烧录指令开始烧录：
lisa zep flash --runner pyocd
- 查看结果
烧录完成后，可观察到设备显示屏出现【白色背景+三静态方块+一动态方块】的图像，如图：
日志串口(GPIOB_10、GPIOB_11)接到PC端，通过串口调试助手可看到输出日志，当用手触摸屏幕时，屏幕会实时输出触摸点的坐标与状态，日志信息如下：
*** Booting Zephyr OS build fd53c115d07a ***
[00:00:00.027,000] 0m<inf
> csk6_spi: CS control inhibited (no GPIO device)
[00:00:00.153,000] 0m<inf> sample: Display sample for ST7789V
row = 61 col = 149, pressed:FLASE
row = 61 col = 149, pressed:TRUE
row = 297 col = 145, pressed:FLASE
row = 297 col = 145, pressed:TRUE
row = 297 col = 145, pressed:FLASE
row = 279 col = 15, pressed:FLASE
row = 279 col = 15, pressed:TRUE
TIP
本章节提供的sample与LVGL sample示例是两种不同的实现方式，本章节提供sample通过屏幕驱动接口完成内容的写入，而LVGL则自带了丰富的GUI控件可以供开发者直接使用，可以让界面开发更方便快捷，详见LVGL显示组件章节。