双轴按键摇杆控制器控制TFTLCD（使用ADC1双通道DMA传输）

张宁的个人博客/发布时间：2016-04-30/分类：软件&硬件/ 浏览量：147

实验使用如下所示的双轴按键摇杆控制器，来控制TFTLCD上显示的直线。首先介绍一下双轴按键摇杆控制器。原理：十字摇杆为一个双向的10K电阻器，随着摇杆方向不同，抽头的阻值随着变化。本模块使用5V供电（在本实验中使用3.3V），原始状态下X,Y读出电压为2.5V左右(本实验为1.65V)，当随箭头方向按下，读出电压值随着增加，最大到5V（本实验最大为3.3V）；箭头相反方向按下，读出电压值减少，最小为0V。即模块特设二路模拟输出和一路数字输出接口，输出值分别对应（X，Y）双轴偏移量，其类型为模拟量；按键表示用户是否在Z轴上按下，其类型为数字开关量。坐标标识符清晰简明、准确定位；用其可以轻松控制物体（如二自由度舵机云台）在二维空间运动。

实验目的：

在屏幕的中心区域显示一条射线，射线起点为屏幕中心（120,160），射线方向与摇杆歪的方向相同，射线长度与歪的程度有关。线路连接：

PC1 - ADC1 channel_11;
PC0 - ADC1 channel_10;
PC2 - SW;

实验准备：

1、实验中对摇杆两个模拟段输入的检测需要使用STM32 的ADC功能；

2、在数据转换之后的移动数据时使用DMA，以将数据及时转移出ADC的寄存器；

我们先来看看主函数，在主函数中我们定义了浮点型数组float ADC_ConvertedValueLocal[2];用于保存转换计算后的电压值，还有在adc.c文件中定义的数组ADC_ConvertedValue[2];用来装转换后的数据。

#include <stdio.h>
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "timer.h"
#include "beep.h"
#include "usart.h"
#include "adc.h"
#include "lcd.h"

// ADC1转换的电压值通过MDA方式传到SRAM
extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue[2];

// 局部变量，用于保存转换计算后的电压值             
float ADC_ConvertedValueLocal[2];    

int main(void)
{
  u8 x=0;
  u8 lcd_id[12];            //存放LCD ID字符串
  SysTick_Init();//延时初始化
  USART1_Int(9600);
  LCD_Init();
  ADC1_Init();
 POINT_COLOR=RED;
  while(1) 
    {        
        
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)!=1){
            LCD_Clear( YELLOW);
            LCD_ShowString(20,100,200,100,16, "THANKS TO YOU!");    
            Delay_ms(2000);    
            LCD_Clear( WHITE);
        }
        
        for(x=0;x<2;x++){
            ADC_ConvertedValueLocal[x] =(float) ADC_ConvertedValue[x]/4096*3.3; // 读取转换的AD值
            LCD_ShowxNum(0,0+x*20,ADC_ConvertedValue[x],5,16,0);
        }

        LCD_DrawLine(124, 158, 165-(50*ADC_ConvertedValueLocal[1])+42 , 50*ADC_ConvertedValueLocal[0]+78);                
           
        Delay_ms(100);    
        LCD_Fill(34,72,210,246,LGRAY);
        
    } 
}

在主函数的while(1)循环之前，我进了三个初始化，分别是：

  USART1_Int(9600);
  LCD_Init();
  ADC1_Init();

在这里第一个就不在介绍，不了解的可以参考：http://www.ciast.net/post/2015119.html 。第二个在这里也不作为重点介绍，TFTLCD的介绍可以参见 http://www.ciast.net/post/20151112.html ，在这里我们会使用到lcd.c中定义的一些操作液晶屏的函数，如下所示：

//清屏函数
//color:要清屏的填充色
void LCD_Clear(u16 color);
//在指定区域内填充单个颜色
//(sx,sy),(ex,ey):填充矩形对角坐标,区域大小为:(ex-sx+1)*(ey-sy+1)   
//color:要填充的颜色
void LCD_Fill(u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey,u16 color);
//画线
//x1,y1:起点坐标
//x2,y2:终点坐标  
void LCD_DrawLine(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2);
//显示数字,高位为0,还是显示
//x,y:起点坐标
//num:数值(0~999999999);     
//len:长度(即要显示的位数)
//size:字体大小
//mode:
//[7]:0,不填充;1,填充0.
//[6:1]:保留
//[0]:0,非叠加显示;1,叠加显示.
void LCD_ShowxNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size,u8 mode);
//显示字符串
//x,y:起点坐标
//width,height:区域大小  
//size:字体大小
//*p:字符串起始地址          
void LCD_ShowString(u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u8 size,u8 *p)

这些功能将在while(1)循环中使用。我们现在着重要将的是ADC1_Init();这个初始化函数，我们找到这个函数的定义，内容如下：

/*
 * 函数名：ADC1_Init
 * 描述  ：无
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 调用  ：外部调用
 */
void ADC1_Init(void)
{
    ADC1_GPIO_Config();
    ADC1_Mode_Config();
}

这个函数由另外两个函数组成，分别是：

/*
 * 函数名：ADC1_GPIO_Config
 * 描述  ：使能ADC1和DMA1的时钟，初始化PC.00、PC.01和PC.02
 * 输入  : 无
 * 输出  ：无
 * 调用  ：内部调用
 */
static void ADC1_GPIO_Config(void);
/* 函数名：ADC1_Mode_Config
 * 描述  ：配置ADC1的工作模式为MDA模式
 * 输入  : 无
 * 输出  ：无
 * 调用  ：内部调用
 */
static void ADC1_Mode_Config(void);

首先看的是第一个函数，即引脚定义：

/*
 * 函数名：ADC1_GPIO_Config
 * 描述  ：使能ADC1和DMA1的时钟，初始化PC.01
 * 输入  : 无
 * 输出  ：无
 * 调用  ：内部调用
 */
static void ADC1_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    /* Enable DMA clock */
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    
    /* Enable ADC1 and GPIOC clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
    /* Configure PC.01  as analog input */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);                // PC1 PC0,输入时不用设置速率
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);                // PC2 设置按键功能
}

我将两个模拟输入设置为GPIO_Mode_AIN（模拟输入），将PC2 按键功能键设置成上拉输入（摇杆的SW引脚已经被上拉）。下面是重点：

在ADC1_GPIO_Config(void)函数中，我们主要进行的是DMA和ADC1双通道的设置，下面我们对负责传输的DMA进行设置：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

/* DMA channel1 configuration */
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1);
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;     //ADC地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;//内存地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址固定
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址固定
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;    //半字
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;        //循环传输
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
    
    /* Enable DMA channel1 */
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);

下面我们开始使用ADC1的通道10和通道11来转换接受到的虚拟信号：

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

/* ADC1 configuration */
    
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;    //独立ADC模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =     ENABLE ;      //禁止扫描模式，扫描模式用于多通道采集
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;    //开启连续转换模式，即不停地进行ADC转换
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;    //不使用外部触发转换
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;     //采集数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;         //要转换的通道数目2
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    
    /*配置ADC时钟，为PCLK2的8分频，即9Hz*/
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8); 
    /*配置ADC1的通道11为55.    5个采样周期，序列为1 */ 
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5 );//ADC1；ADC1通道0；第2转换；采样时间为239.5周期

    
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);      /* Enable ADC1 DMA */
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);          /* Enable ADC1 */
    ADC_ResetCalibration(ADC1);       /*复位校准寄存器 */
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));     /*等待校准寄存器复位完成 */
    ADC_StartCalibration(ADC1);       /* ADC校准 */
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));      /* 等待校准完成*/
    
    
    /* 由于没有采用外部触发，所以使用软件触发ADC转换 */ 
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

我把整个ADC的设置分成了四个部分：

第一部分：主要是ADC的初始化参数配置函数，具体设置可以参考：http://www.ciast.net/post/20151226.html ，在这里使用独立ADC模式模式，由于使用了双通道，所以ADC_ScanConvMode = ENABLE ;即开启扫描模式，且ADC_NbrOfChannel = 2;

第二部分：主要是配置ADC时钟和规则通道设置。这里由于ADC的频率不能大于12MHz,所以我们选择分频为PCLK2的8分频，即9Hz。规则通道的设置是每一个通道都要进行的，可以设置通道和扫描顺序以及扫描周期等，这也是ADC设置的重点，可以参考 http://www.ciast.net/post/20151226.html 。

第三部分：主要是使能DMA和ADC，以及复位校准；

第四部分：使用软件触发ADC转换，转换开始。

至此初始化函数介绍完毕，下面开始while(1)循环部分的介绍：

while(1) 
    {        
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)!=1){
            LCD_Clear( YELLOW);
            LCD_ShowString(20,100,200,100,16, "THANKS TO YOU!");    
            Delay_ms(2000);    
            LCD_Clear( WHITE);
        }
        
        for(x=0;x<2;x++){
            ADC_ConvertedValueLocal[x] =(float) ADC_ConvertedValue[x]/4096*3.3; // 读取转换的AD值
            LCD_ShowxNum(0,0+x*20,ADC_ConvertedValue[x],5,16,0);
        }

        LCD_DrawLine(124, 158, 165-(50*ADC_ConvertedValueLocal[1])+42 , 50*ADC_ConvertedValueLocal[0]+78);                
                  
        Delay_ms(100);    
        LCD_Fill(34,72,210,246,LGRAY);
    }

其中的重点是FOR语句：

        for(x=0;x<2;x++){
            ADC_ConvertedValueLocal[x] =(float) ADC_ConvertedValue[x]/4096*3.3; // 读取转换的AD值
            LCD_ShowxNum(0,0+x*20,ADC_ConvertedValue[x],5,16,0);
        }

在这个循环语句中，我们读取两个通道中的数据。其中ADC_ConvertedValue[x]为我们在一开始就定义的用来存数处理过的数据的数组，其中X取1和2。为什么这个数组可以接受到两个通道的数据呢？其实在DMA中我们设置了数据的传输：

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;     //ADC地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;//内存地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;

其中传输方向为从外设到内存，而内存地址，我们取得就是这个数组的首地址，这样转换过的数据自然就被传到了这个数组中。那么传输之前数据的处理又是怎么进行的呢？从下面的程序可以看到，我们在ADC设置时，使能了扫描和连续转换，且通道数目为2，那么在连续转换时，ADC就会按照下面ADC_RegularChannelConfig中设置的转换顺序进行连续的转换所有的通道（即转换完通道1后转换通道2）。每次转换完一个通道后，转换好的数据就会被DMA转走，从而回到了上面的步骤。

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =     ENABLE ;      //禁止扫描模式，扫描模式用于多通道采集
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;    //开启连续转换模式，即不停地进行ADC转换
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 2;         //要转换的通道数目2
----------------------------------------------------------------------------------------
    
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_11, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5 );//ADC1；ADC1通道0；第2转换；采样时间为239.5周期

下面的语句是FOR语句下面的，实现的是话射线功能，我们使用的屏是240*320的，图形具体尺寸见下图：

LCD_DrawLine(124, 158, 165-(50*ADC_ConvertedValueLocal[1])+42 , 50*ADC_ConvertedValueLocal[0]+78);                
                  
Delay_ms(100);    
LCD_Fill(34,72,210,246,LGRAY);

中间一点是理论中心点（120,160），但是由于摇杆的电压不是太稳定，出现了电压波动，所示实际中心点是（124,159），中间的正方形是射线的边界。

还有最后的IF语句，设置的是按下是的操作，实现的是按下后在屏幕上刷黄色屏，出现一个字符串：

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)!=1){
     LCD_Clear( YELLOW);
     LCD_ShowString(20,100,200,100,16, "THANKS TO YOU!");    
     Delay_ms(2000);    
     LCD_Clear( WHITE);
 }

现在整个实验就结束了。这个实验今天从早上7点多开始，我一直弄到下午4点半才成功，中间还百度了很多资料。

最终效果如下：

文章关键词: TFT; STM32; 双轴按键摇杆; ADC1; 双通道; DMA

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