浅说漫话为实验箱(板)配置显示屏

浦江***

浅说漫话为实验箱(实验板)配置显示屏

日前淘了三块TFT显示屏，
其中一块是专用于AI8051U实验箱的触摸屏， 现已收到，
这样就可以在AI8051U实验箱做做关于触摸屏的实验了。

在淘屏的过程中，有一点经历、体会和思考，聊一聊，
供也想为实验箱或实验板选配彩屏的坛友同学参考。

初入论坛不久，本人有幸申请到了32G12K128_V9.62实验箱,
当时看到此彩屏的引脚排列，就想到了是配Arduino触摸显示屏的，
网上一查，2.4寸的Arduino触摸显示屏，遍地都是，
而且价格不贵...（Arduino的生态策略）
很随意地花了大约20元出头，淘了一块，是ILI9341的，还配了一支笔。

由于32G实验箱的官方例程中关于触摸屏的实验，
是针对ILI9325驱动的，故一直没有在32G实验箱上做这方面的实验。
总体感觉，显示屏使用正常，而且在Arduino开发板上也能用，比较满意。
看一下Arduino触摸显示屏的正反面：
   正面与反面


这是5V供电的屏，5V电源引脚进入后经U1（1117）降压为3.3V，U2、U3驱动集成电路及IO口等实际都工作在3.3V。

3.3V的引脚悬空，无连接。板上有SD（TTF）卡座，除了支持触摸屏外还支持SD卡读写功能。
正面上部的按钮，是复位按钮，用在Arduino开发板上起复位作用。

最近，又很荣幸地获赠了AI8051U_V1.2实验箱,
经神管及时提醒：可能要配一块3.3V供电的触摸屏。
这才使我认真考虑了：为什么？
仔细观察分析了两个实验箱的差异，感觉存在两个问题：供电和触摸。
原Arduino屏（5V供电的）如何在AI8051U实验箱屏供电是3.3V的情况下使用？
这个问题经思考和摸索，已经解决。
可参见我的另外一帖：
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11527
无论从理论分析和实践体验，都是可正常使用的，
而且修改操作方法很简单，非常容易操作。

接下来就是研究触摸问题了。

为什么Arduino开发板上能正常触摸使用，而到AI8051U实验箱上就不能用？
显然，引脚定义不同， AI8051U实验箱上在此位置上的引脚是指向TP_...触摸屏接口的，
而Arduino屏的相同位置的引脚指向SD_...存储卡的，答案就在这里了。
那么可以想象，专门用于AI8051U实验箱，带触摸功能的屏，一定是没有SD卡的，
购买专用屏之前，一直想先了解一下专用屏的反面是怎样的，但是一直没有机会。
直到屏到手，才得见其真面貌，也证实了之前的猜想。请看：
   正面与反面

情况就很清楚了：
这是3.3V供电的屏，3.3V电源经引脚进入后直接供显示屏及各IO使用，
板上无SD卡模块位置，即显示屏不附加SD（TTF）卡功能
专用屏是利用了Arduino屏原来用于SD卡的引脚，
增加了XPT2046芯片，经芯片再连接四线电阻触摸屏，
从而实现触摸功能，同时也放弃了屏模块支持SD卡的功能。
省却了1117降压模块，其位置空余，使得5V引脚悬空。
顶部无复位按钮，也暗示了虽引用了Arduino的引脚布局，
但与Arduino无关的，并不承担其复位功能。

而Arduino屏在支持SD卡的同时，又能支持触摸功能，
能不引起一点点对此的思考吗？
经过调查思考和研究，发现Arduino屏，居然是不经过芯片，
直接控制四线电阻触摸屏，CPU直接承担ADC转换计算，实现触摸功能。
在此先感叹一下Arduino在这里的巧妙构思和程序微妙，后另题再作学习研究了。

专用屏，在AI8051U实验上的测试，
使用官方的测试代码，是正常的。

由于是3.3V供电，对比之前用5V供电的Arduino屏，感觉亮度是低了一些。

如果把专用屏插回到Arduino开发板上，则是一片白色亮屏，
   原Arduino程序，对专用屏是不支持的。
如果把专用屏插回到32G实验箱上，也是一片白色亮屏，测量引脚电压，3.3V是到位的。
   初步思考，可能是改制后与原实验箱的引脚使用有所冲突，
   导致原32G实验箱相关彩屏的实验程序，均无法使专用屏正常显示。（还有待研究）

从而真正明确了，这确实是一块专门用于AI8051U实验箱的屏，
网上卖家极少，也就物以稀为贵了。

也曾搜寻过32G实验箱例程38所说，驱动是ILI9325的并支持触摸的屏，但毫无踪影。

至此，大概可以这样小结一下：
如果你仅拥有AI8051U实验箱，
   可选用这块专用屏，可以实验需要带有触摸屏功能的程序；
如果你仅拥有32G实验箱，
   可选用Arduino的屏，或者再继续搜寻一下当初设计实验箱时、例程38所指的那块带触摸的屏；
如果你既拥有32G实验箱，又拥有AI8051U实验箱，
   并且一块屏也没配，而又需要在AI8051U实验箱实验触摸屏的话，
   那么，可以配一块Arduino屏，用于32G实验箱，
   再配一块专用屏，专用于AI8051U实验箱。（基于目前的市场状况）
   如果你已经配了一块Arduino的5V的屏了，而且并不考虑在AI8051U实验箱做触摸屏实验的话，
   那么，你完全可以将那块Arduino屏用于AI8051U实验箱（经5V小改）。

然而，同样引脚排列的Arduino屏，
已经看到有3.5寸、分辨率是480*320的了...


话说这3.5寸的Arduino屏，分辨率比原来2.4寸的翻了倍， 其价格却与2.4寸专用屏相仿，可见其性价比还是较高的。
观其外形尺寸，引脚分布，在AI8051U实验箱还是能插上即用的。
  

不过，它还是属于一块不带专用触摸芯片的触摸屏。
尽管有文献已表明，通过内部ADC直接对触摸屏转换，是可以实现触摸功能的。
但是触摸精度、灵敏度以及要频繁切换从而增加CPU负担等特点，说明其并不是一块十分完美理想的屏。


以上所说，不管是2.4寸的Arduino屏，还是3.5寸的Arduino屏，还都是属于8位数据的并口屏。
为什么要用并口屏？因为其传输数据的速度比串口屏要高。
那么既然要追求较高的传输速度，为什么不用16位数据的并口屏呢？
因为其占用的IO口太多了。
对于AI8051U其IO端口并不是非常充足的芯片而言，是要权衡一下的。
然而， 事实上，Arduino已经在 Arduino Mega 2560 的开发板上使用16位并口屏了。

试问一下， 如果让你设计一个产品，并为此产品配置显示屏的话，
你会选用Arduino屏吗？ 你会拘泥于这样的引脚排列吗？ 大概率可能是不会的。
那么， 是否可以关注一下，一字排列14针引脚的TFT_SPI接口的触摸屏呢？
这就是接下来要说的，文首提及的三块屏中的第二块屏了。
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=12078&extra=page%3D1
这是一块2.4寸SPI接口的，分辨率为240*320的带有专用触摸片的触摸屏。
而且价格比较亲民，非常适合爱好者们实验选用。


SPI接口的特点是相对并口占用IO端口数量较少，从上图中可见：
除了电源，触摸屏占用5个IO口，SPI通讯口只用了7针，包括了数据写入读出以及背光控制。
实验也已经表明，AI8051U驱动这块显示屏是没有问题的。是比较好用的。


这是Ai8051U驱动2.4寸SPI_240*320_触摸屏实验的留影。
触摸笔所到之处，显示不同的色块。

再来网上浏览，发现同类的显示屏，还真不少。
2.4寸

2.8寸

3.2寸

3.5寸

4.0寸

诸位是否发现？这些显示屏，虽然尺寸不同，分辨率不同，但是它们的接口排列定义，却是相同的。
似乎已经约定俗成，形成了一种标准，这样很有利于用户的选用和互换。
。。。。。。

继续聊聊，关于为单片机配置显示屏的话题....
随着智能手机的普及，人们已经越来越熟悉和习惯那种图形界面的便捷操作。
当你用单片机开发做带有显示屏的项目时，用户已不满足简单的字符型菜单界面了。
然而要做彩色图片页面切换、图标菜单、动态曲线、滑屏过渡显示等类似手机的华丽操作，并非轻而易举能实现的，那是要消耗大量硬、软件资源的。
尽管AI8051U这样高性能的MCU，具有QSPI＋DMA＋LCM的机制，但是真正用于做图形界面项目的，还是十分费劲的。
其实现今的市面上，已经存在着这样的一种屏，可以让你事半功倍。
这就是本文一开头所说的第三块屏了。。。
这是淘到的“迪文DMG48320C035”一款入门级的智能串口屏：
3.5英寸，分辨率为480*320， RMB 16.5元（不含路费）。
屏正反面



几乎可以说，她是占用单片机的引脚接口最少的屏了（仅GND VCC RXD TXD 四针接口）， 适用于任何型号的单片机。

只要用简单的串口指令控制，就能轻松驾驭，实现各种文本、图片、图标、进度、动画....显示。
展示一个简单的实例：这是用擎天柱核心板驱动的。




若套用一句话：“用 DMA 解放 CPU, 让 CPU 去干更重要的事。”
那么是否可以： 用“智能串口屏”解放 CPU, 让 CPU 去干更重要的事。

(本文完)

Debu***

冲哥（电子DIY小家）的屏？

Debu***

XT2046专用触摸屏芯片速度和精度好一些，
直接用单片机的ADC要反复切换通道，
浪费大量资源，精度也差一些

浦江***

Debu*** 发表于 2024-11-19 23:29
冲哥（电子DIY小家）的屏？

是的.  搜索到目前为止，就此一家，别无分店。

我曾试图寻找当年设计32G实验箱时，所选用的ILI9325驱动的触摸屏，无果。

浦江***

Debu*** 发表于 2024-11-19 23:32
XT2046专用触摸屏芯片速度和精度好一些，
直接用单片机的ADC要反复切换通道，
浪费大量资源，精度也差一些

所言极是。
谢谢超版的留言。

这也正是上面本贴还要继续讲述的。
研究了Arduino的程序，是需要四线电阻屏的两个引脚接单片机具有ADC输入功能的引脚，
这就说明了是在利用单片机ADC功能，加以算法，实现了免芯片转换的触摸功能。
从理论上讲，Arduino能实现的，Ai8051U也应该能实现的。
至于反复切换通道和占用资源及精度问题，现在先说能不能用，以后再说好不好用。
“反复切换”这一点, Ai8051U的性能速度远超 Arduino_UNO所用芯片了。
“精度”问题，是一个算法优化问题。用XPT2046如果不加滤波和多重求均算法，也是一塌糊涂的。

erci***

遇到相同的问题，看了下和Ai8051U实验箱pin脚关系如图，还没研究它这个控制原理

Debu***

erci*** 发表于 2024-11-20 09:24
遇到相同的问题，看了下和Ai8051U实验箱pin脚关系如图，还没研究它这个控制原理
...

看看xpt2046手册就明白了

erci***

Debu*** 发表于 2024-11-20 09:34
看看xpt2046手册就明白了

{:5_300:}收到

浦江***

Debu*** 发表于 2024-11-19 23:32
XT2046专用触摸屏芯片速度和精度好一些，
直接用单片机的ADC要反复切换通道，
浪费大量资源，精度也差一些

若有“直接用单片机的ADC要反复切换...浪费...精度也差”的例程代码，发过来看看，
学习研究，看能否优化？人家Arduino敢为天下先，咱国芯AI8051U，性能优越，何以惧之？

Debu***

浦江*** 发表于 2024-11-21 21:00
若有“直接用单片机的ADC要反复切换...浪费...精度也差”的例程代码，发过来看看，
学习研究，看能否优化 ...

https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11264