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為什么要校準
簡單來說，電阻式觸摸屏就是一種傳感器，它利用壓力感應進行控制，將矩形區(qū)域中觸摸點（X，Y）的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標和Y坐標的電壓電阻式觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層導電層（透明的導電電阻），上面再蓋一層經(jīng)過硬化處理光滑防擦的塑料層它的內(nèi)表面也涂有一層透明導電層層，在他們之間有許多細小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇悖?a target="_blank">控制器偵測到這個接通后，進行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得觸摸點的Y軸坐標，同理也能得出X軸的坐標，然后再根據(jù)模擬鼠標的方式運作。
這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理由壓力感應得到坐標值的并不能達到100%的精度，它存在著誤差。由于誤差的存在，在觸摸屏上所繪制的圖形和液晶屏上的圖形，對應點的集合會有所偏差在觸摸屏上點擊某一按鈕或選擇某項功能時，內(nèi)置的軟件便無法對觸摸屏上的點擊做出正確響應，而觸摸屏具有離散性，任意兩個觸摸點密度都不能完全一致，所以幾乎所有帶阻性觸摸屏的設(shè)備在出廠前均要經(jīng)過一定的校準校準是一種圖形重建的過程，即將圖形經(jīng)過變換，換算出與液晶屏相一致的點集合，現(xiàn)有的校準算法主要是用來改善上述中的固有誤差。
電阻觸摸屏校準算法基本原理
1、基本概念
我們先引入兩個概念，物理坐標和邏輯坐標。物理坐標指觸摸屏上點的實際位置，通常以液晶上點的個數(shù)來度量。邏輯坐標指這點被觸摸時A/D轉(zhuǎn)換后的坐標值。如圖1，我們假定液晶最左下角為坐標軸原點A，在液晶上任取一點B（十字線交叉中心），B在X方向距離A10個點，在Y方向距離A20個點，則這點的物理坐標為（10，20）。如果我們觸摸這一點時得到的X向A/D轉(zhuǎn)換值為100，Y向A/D轉(zhuǎn)換值為200，則這點的邏輯坐標為（100，200）。
2、兩點校準法
兩點校準法即為取觸摸屏成對角線的兩個點來校準觸摸屏。下面以取觸摸屏左上角和右下角這兩個點為例進行說明
1）先觸摸并獲取觸摸屏左上角坐標（lefttop_x，lefttop_y）
2）再觸摸并獲取觸摸屏右下角坐標（rightbottom_x，rightbottom_y）
3）計算觸摸屏在水平方向和垂直方向的比率
Ratio_x=（rightbottom_x-lefttop_x）/觸摸屏寬度
Ratio_y=（rightbottom_y-lefttop_y）/觸摸屏高度
4）假設(shè)觸摸屏當前點的坐標為（X，Y）
當前點X坐標=X*Ratio_x+lefttop_x
當前點Y坐標=Y*Ratio_y+lefttop_y
3、三點校準法
觸摸屏常和點陣式液晶顯示（LCD）屏疊加在一起配套使用，構(gòu)成一個矩形的實際物理平面;而由用戶觸摸的觸摸點集合經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，得到具體顯示坐標的集合，這個集合構(gòu)成了一個邏輯平面。由于存在誤差，這兩個平面并不重合，校準的作用就是要將邏輯平面映射到物理平面上，即得到觸點在液晶屏上的位置坐標。校準算法的中心思想也就是要建立這樣一個映射函數(shù)現(xiàn)有的校準算法大多是基于線性校準，即首先假定物理平面和邏輯平面之間的誤差是線性誤差，由旋轉(zhuǎn)和偏移形成。如果已知觸摸屏上一點A，其物理坐標為（xa，ya），相應的顯示坐標為（xa’，ya’），根據(jù)假定的線性關(guān)系，可以得到：
Xa’=k1*xa+k2*ya+k3---------2-1
Ya’=k4*ya+k5ya+k6----------2-2
只要能夠求出線性變換的參數(shù)（k1，k2…。）就可以來校正從觸摸屏坐標得到顯示坐標，顯然要求參數(shù)，至少需要三個點的坐標，那么我們在觸摸屏上取三個點（注意：不要取邊界點，并且三點的覆蓋面要大）
Xa’=k1*xa+k2*ya+k3---------2-1
Ya’=k4*ya+k5ya+k6----------2-2
Xb’=k1*xb+k2*yb+k3---------2-1
Yb’=k4*yb+k5yb+k6----------2-2
Xc’=k1*xc+k2*yc+k3---------2-1
Yc’=k4*yc+k5yc+k6----------2-2
通過高數(shù)上的各種算法，求出
Divider=（Xa’–Xc’）*（Yb’–Yc’）-（Xb’–Xc’）*（Ya’–Yc’）
?。╔a-Xc）*（Yb-Yc）-（Xb-Xc）*（Ya-Yc）
k1=---------------------------------------------------
Divider
?。╔a’–Xc’）*（Xb-Xc）-（Xa-Xc）*（Xb’–Xc’）
k2=-------------------------------------------------------------
Divider
Ya’*（Xc’*Xb–Xb’*Xc）+Yb’*（Xa*Xc’–Xc’*Xa）+Yc’*（Xb’*Xa–Xa’*Xb）
K3=--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Divider
?。╕a-Yc）*（Yb’–Yc’）-（Yb-Yc）*（Ya’–Yc’）
k4=----------------------------------------------------------
Divider
?。╔a’-Xc’）*（Yb-Yc）-（Ya-Yc）*（Xb’–Xc’）
k5=----------------------------------------------------------
Divider
Ya’*（Xc’*Yb–Xb’*Yc）+Yb’*（Xa’*Yc–Xc’*Ya）+Yc’*（Xb’*Ya–Xa’*Yb）
K6=-----------------------------------------------------------------------------------------------
Divider
通過這幾個參數(shù)，就可以算出物理坐標與顯示坐標的對應關(guān)系。
STM32f103的電阻觸摸屏的五點校正算法
由于電阻式觸摸屏就是一種傳感器，它利用壓力感應進行控制，將矩形區(qū)域中觸摸點（X，Y）的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標和Y坐標的電壓。這里先引入兩個概念，物理坐標和邏輯坐標。物理坐標指觸摸屏上點的實際位置，通常以液晶上點的個數(shù)來度量。邏輯坐標指這點被觸摸時A/D轉(zhuǎn)換后的坐標值。如圖1，我們假定液晶最左下角為坐標軸原點A，在液晶上任取一點B（十字線交叉中心），B在X方向距離A10個點，在Y方向距離A20個點，則這點的物理坐標為（10，20）。如果我們觸摸這一點時得到的X向A/D轉(zhuǎn)換值為100，Y向A/D轉(zhuǎn)換值為200，則這點的邏輯坐標為（100，200）。
常用的電阻式觸摸屏矯正方法有兩點校準法和三點校準法。本文這里介紹的是結(jié)合了不同的電阻式觸摸屏矯正法的優(yōu)化算法：五點校正法。其中主要的原理是使用4點矯正法的比例運算以及三點矯正法的基準點運算。五點校正法優(yōu)勢在于可以更加精確的計算出X和Y方向的比例縮放系數(shù)，同時提供了中心基準點，對于一些線性電阻系數(shù)比較差電阻式觸摸屏有很好的校正功能。
校正相關(guān)的變量主要有：
x［5］，y［5］五點定位的物理坐標
xl［5］，yl［5］五點定位的邏輯坐標
KX，KY橫縱方向伸縮系數(shù)
XLC，YLC中心基點邏輯坐標
XC，YC中心基點物理坐標（數(shù)值采用LCD顯示屏的物理長寬分辨率的一半）
觸摸屏常和點陣式液晶顯示（LCD）屏疊加在一起配套使用，構(gòu)成一個矩形的實際物理平面;而由用戶觸摸的觸摸點集合經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，得到具體顯示坐標的集合，這個集合構(gòu)成了一個邏輯平面。由于存在誤差，這兩個平面并不重合，校準的作用就是要將邏輯平面映射到物理平面上，即得到觸點在液晶屏上的位置坐標。校準算法的中心思想也就是要建立這樣一個映射函數(shù)現(xiàn)有的校準算法大多是基于線性校準，即首先假定物理平面和邏輯平面之間的誤差是線性誤差，由旋轉(zhuǎn)和偏移形成。
x［5］，y［5］五點定位的物理坐標是已知的，其中4點分別設(shè)置在LCD的角落，一點設(shè)置在LCD正中心，作為基準矯正點。校正關(guān)鍵點和距離布局如圖。校正步驟如下：
1.通過先后點擊LCD的4個角落的矯正點，獲取4個角落的邏輯坐標值。
2.計算s1’=xl［2］-xl［1］、s3’=xl［3］-xl［4］、s2’=yl［3］-yl［2］、s4’=yl［4］-yl［1］
計算s1=x［2］-x［1］、s3=x［3］-x［4］、s2=y［3］-y［2］、s4=y［4］-y［1］，一般取點可以人為的設(shè)定s1=s3和s2=s4，以方便運算。
計算KX=（s1’+s3’）/2/s1、KY=（s2’+s4’）/2/s2
3.點擊LCD正中心，獲取中心點的邏輯坐標，作為矯正的基準點。
4.完成以上步驟則校正完成。下次點擊觸摸屏的時候獲取的邏輯值XL和YL，可根據(jù)公式轉(zhuǎn)換成物理值：
X=（XL-XLC）/KX+XC
Y=（YL-YLC）/KY+YC
換算出來的X，Y即是和LCD像素相對應的物理坐標值，方便對觸屏響應程序做區(qū)域判別。
以下是校正程序：
名稱：voidLCD_Adjustd（void）
*功能：校正電阻屏系數(shù)
*入口參數(shù)：null
*出口參數(shù)：無
*說明：null
*調(diào)用方法：LCD_Adjustd（）;
****************************************************************************/
u8LCD_Adjustd（void）
{
EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;//為中斷請求
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//Falling下降沿Rising上升
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=DISABLE;
EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）;
//顯示停止刷屏
TIM_Cmd（TIM3，DISABLE）;//使能TIMx外設(shè)
LCD_Clear（White）;
LCD_printString（110，20，“AdjustdBegin”，Black）;
delay_ms（5000）;
//定第一個點
LCD_Draw_Target（20，20，Red）;
while（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7））;
while（（1-GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7）））
{
x［0］=Read_XY（CMD_RDX）;
y［0］=Read_XY（CMD_RDY）;
LCD_ShowNum（150，80，x［0］，Black）;
LCD_ShowNum（150，110，y［0］，Black）;
delay_ms（200）;
LCD_Color_Fill（150，80，200，120，White）;
}
//定第二個點
LCD_Draw_Target（300，20，Red）;
LCD_Draw_Target（20，20，White）;
while（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7））;
while（（1-GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7）））
{
x［1］=Read_XY（CMD_RDX）;
y［1］=Read_XY（CMD_RDY）;
LCD_ShowNum（150，80，x［1］，Black）;
LCD_ShowNum（150，110，y［1］，Black）;
delay_ms（200）;
LCD_Color_Fill（150，80，200，120，White）;
}
if（abs（y［1］-y［0］）》60）
{
LCD_Clear（White）;
LCD_printString（110，20，“AdjustdFail”，Black）;
delay_ms（5000）;
LCD_Clear（White）;
return1;
}
//定第三個點
LCD_Draw_Target（20，220，Red）;
LCD_Draw_Target（300，20，White）;
while（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7））;
while（（1-GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7）））
{
x［2］=Read_XY（CMD_RDX）;
y［2］=Read_XY（CMD_RDY）;
LCD_ShowNum（150，80，x［2］，Black）;
LCD_ShowNum（150，110，y［2］，Black）;
delay_ms（200）;
LCD_Color_Fill（150，80，200，120，White）;
}
if（abs（x［2］-x［0］）》80）
{
LCD_Clear（White）;
LCD_printString（110，20，“AdjustdFail”，Black）;
delay_ms（5000）;
LCD_Clear（White）;
return1;
}
//定第四個點
LCD_Draw_Target（300，220，Red）;
LCD_Draw_Target（20，220，White）;
while（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7））;
while（（1-GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7）））
{
x［3］=Read_XY（CMD_RDX）;
y［3］=Read_XY（CMD_RDY）;
LCD_ShowNum（150，80，x［3］，Black）;
LCD_ShowNum（150，110，y［3］，Black）;
delay_ms（200）;
LCD_Color_Fill（150，80，200，120，White）;
}
if（（abs（y［2］-y［3］）》60）||（abs（x［1］-x［3］）》80））
{
LCD_Clear（White）;
LCD_printString（110，20，“AdjustdFail”，Black）;
delay_ms（5000）;
LCD_Clear（White）;
return1;
}
//定第五個點
LCD_Draw_Target（160，120，Red）;
LCD_Draw_Target（300，220，White）;
while（GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7））;
while（（1-GPIO_ReadInputDataBit（GPIOG，GPIO_Pin_7）））
{
x［4］=Read_XY（CMD_RDX）;
y［4］=Read_XY（CMD_RDY）;
delay_ms（200）;
}
//計算校正系數(shù)
//KX=（（abs（y［0］-y［2］）/280+abs（y［1］-y［3］）/280）/2）;
//KY=（（abs（x［0］-x［1］）/200+abs（x［2］-x［3］）/200）/2）;
KX=（（（float）（y［0］-y［2］）/280+（float）（y［1］-y［3］）/280）/2）;
KY=（（（float）（x［0］-x［1］）/200+（float）（x［2］-x［3］）/200）/2）;
XC=160;
YC=120;
XLC=y［4］;
YLC=x［4］;
//定點完成
LCD_Clear（White）;
LCD_printString（110，20，“AdjustdDone”，Black）;
delay_ms（5000）;
LCD_Color_Fill（110，20，200，35，White）;
LCD_printString（110，20，“Testing”，Black）;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;//為中斷請求
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//Falling下降沿Rising上升
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;
EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）;
EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line7）;//清除線路掛起位
//顯示開始刷屏
TIM_Cmd（TIM3，ENABLE）;//使能TIMx外設(shè)
Add_Button（）;
return0;
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