RA4M2-SENSOR+SCI（IIC）触屏测试

原创发布时间：前5天 10:15

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瑞萨电子

简介：。

一、硬件准备与连接

1、触摸屏参数

本次驱动使用的屏幕模块核心参数如下：

面板尺寸：2.4寸
分辨率：240×RGB×320，16位色深
显示驱动芯片：ST7789V
触摸屏类型：电容屏
触摸屏驱动芯片：FT6336U
通信接口：4线SPI（显示模块），IIC（触摸屏模块）
接口说明：由于RA4M2的硬件SPI模块引脚被用于调试接口（SWD），所以本项目使用芯片的SCI模块模拟SPI与屏幕通信
所需引脚：

SCK：SPI时钟引脚

TXD（MOSI）：主机输出从机输入数据线，用于RA4M2向屏幕发送数据/命令

RXD（MISO）：主机输入从机输出数据线。因屏幕为纯接收设备，无需向MCU回传数据，此引脚可不连接

CS：片选引脚，低电平有效

DC：数据/命令选择引脚，用于区分当前发送的是指令还是显示数据

RESET：硬件复位引脚，低电平有效

BLK：背光控制引脚，高电平点亮

T_CLK：电容触摸屏I2C时钟信号

T_RST：电容触摸屏复位信号

T_SDA：电容触摸屏I2C数据信号

2、硬件连接

根据上述参数，RA4M2与ST7735V屏幕的引脚连接方式如下表所示。

RA4M2与ST7735V(SCI)硬件连接对应表

ST7735V屏幕引脚	信号说明	RA4M2连接引脚	备注与说明
GND	接地	GND	共地
VCC	电源（3.3V）	3.3V	接3.3V电源输出
SCL	SCI/SPI时钟线	P102	必须连接至启用SCI模块的SCK引脚。
SDA	SCI/SPI数据线，主出从入	P101	必须连接至启用SCI模块的TXD引脚，用于发送数据。
RES	硬件复位	P000	接任意GPIO，用于初始化前复位屏幕
DC	数据/命令选择	P001	接任意GPIO，控制发送的是数据还是命令
CS	片选	P015	接任意GPIO，用于选择屏幕
BLK	背光控制	3.3V	可接固定3.3V长亮，或接PWM引脚通过GPIO控制亮度

备注：其中，RES即RESET，SDA即MOSI，SCK即SCLK，MISO并没有使用。

根据上述参数，RA4M2与FT6336U触摸屏的引脚连接方式如下表所示。

RA4M2与FT6336U(SCI)硬件连接对应表

FT6336U触屏引脚	信号说明	RA4M2连接引脚	备注与说明
T_CLK	电容触摸屏I2C时钟信号	P301	必须连接至启用SCI模块的SCL引脚。
T_RST	电容触摸屏复位信号	P402	接任意GPIO，用于初始化前复位触摸屏。
T_SDA	电容触摸屏I2C数据信号	P302	必须连接至启用SCI模块的SDA引脚，用于收发数据。
T_SDO	电容屏空脚	空脚	在电容屏的状态下，这是个空脚，不用连接。
T_INT	电容触摸屏中断信号	空脚	接任意GPIO，用于在屏幕被触摸中触发中断，可以不用。

二、IIC外设介绍

1、IIC协议核心

IIC（Inter-Integrated Circuit）是一种常用的串行通信协议，由两根信号线即可完成主设备与多个从设备之间的数据通信。

IIC总线主要包含两根线：

SCL（Serial Clock Line）

时钟线，也可以理解为CLK或SCK，由主机产生时钟信号，用于同步通信节奏。

SDA（Serial Data Line）

数据线，用于发送和接收数据。IIC的数据收发共用同一根SDA线，因此属于半双工通信。

与SPI不同，IIC没有单独的片选（CS）引脚。这并不意味着IIC只能连接一个设备，IIC可以一条总线挂载连接多个从设备。每个从设备都会拥有一个唯一地址，主机在通信开始时，会先发送目标从设备地址，只有地址匹配的设备才会响应后续数据。例如：触摸芯片地址：0x38、EEPROM地址：0x50、传感器地址：0x68，主机通过地址即可区分不同设备。

2、IIC协议时序解析

下面结合逻辑分析仪抓取的波形，对一次典型IIC通信过程进行分析。

本图展示的是主机向地址为0x38的触摸芯片写入数据，然后再读取数据的过程。这里可以参考上一篇关于SPI的介绍，就可以很好的理解了，此外这一个完整的包内包含了：

（1）开始信号Start（图中绿色椭圆框）

开始信号（Start）是IIC通信的起始标志。在SCL保持高电平期间，SDA从高电平变为低电平。每当总线上的设备检测到这个变化后，就知道主机准备开始一次新的通信。

（2）发送从机地址

开始信号后，主机会先发送从机地址。图中从机地址为：0x38，这个时候只有地址为0x38的从机才会应答，其他的从机都不再理会后面的内容。后面紧跟的是1位读写控制位（R/W）。这一位中，0表示写操作（Write），也就是数据从主机发往从机；1表示读操作（Read），也就是数据从从机发往主机。图中的第一组数据为：0x38+0，表示：主机准备向地址为0x38的设备写数据。后面的第二组数据为：0x38+1，表示：主机准备从地址为0x38的设备读取数据。

（3）数据包

紧跟着上面的就是发送或者读取的数据。图中发送的数据为：0xAF；读取的数据为：0x01。数据在SCL高电平阶段进行采样。

（4）ACK应答位

每发送完8位数据后，发送方会释放SDA，接收方则会在第九个时钟周期返回ACK。ACK的规则为，0：应答成功（ACK），1：无应答（NACK）。

因此，IIC实际上是“8位数据+1位应答”的通信结构。图中的多个“0”应答位表示从设备正确接收到了数据。最后读取完成后的“1”则是主机发送的NACK，表示数据读取结束，不再继续读取。

（5）重复起始信号SR

图中中间位置出现了一个SR（Repeated Start），也就是重复起始信号。他的作用是不释放总线，直接切换通信方向。

（6）停止信号Stop（黄色椭圆框）

停止信号（Stop）表示一次IIC通信结束。也就是当SCL在高电平期间，SDA从低电平变成高电平。当设备检测到停止信号后会释放总线，等待下一次通信。

3、IIC协议总结

IIC协议的核心特点可以概括为：

仅需两根线即可通信
支持多从机挂载
使用地址区分设备
支持读写双向通信
通信结构清晰：

开始→地址→读写→ACK→数据→ACK→停止

由于硬件资源占用少、通信逻辑简单，IIC被广泛应用于：触摸屏、EEPROM、RTC时钟、传感器、OLED屏幕、PMIC电源管理等设备通信中。

三、实验功能实现

1、代码文件分类

在上次的基础上，对代码进行整理修改

输入文件夹名，点击“完成”。

在新建的文件夹上右键，点击“新建”，点击“从模板创建文件”

输入文件名，然后点击完成，这样就完成了一个文件的添加。

按照上面的步骤增加如下的文件

这个时候编译出提示找不到文件，下面开始增加文件地址，右键点击项目名，点击“属性”

点击“C/C++常规”，点击“路径和符号”，点击“包含”，点击“添加”

点击工作空间

选择新增的文件夹，点击确定

点击确定

点击“库路径”，点击添加

选择新增的文件夹，点击确定

点击确定

点击应用并关闭

点击“源位置”，点击“添加文件夹”

选择文件夹，点击确定

点击“重建索引”

到此，文件添加完毕。

2、IIC初始化

初始化程序如下：

双击“configuration.xml”

点击pins，点击SCI，点击SCI2，选择Simple I2C

点击Stacks，点击New，点击Connectivity，点击I2C_Master

点击属性，选择如下

点击生成

输入初始化代码

/*
 * iic.c
 *
 *  Created on: 2026年5月7日
 *      Author: w1832
 */

#include "iic.h"

volatile bool g_i2c_complete = false;
volatile bool g_i2c_error = false;

void sci_i2c_master_callback(i2c_master_callback_args_t *p_args)
{
    switch(p_args->event)
    {
        case I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE:
        case I2C_MASTER_EVENT_RX_COMPLETE:
        {
            g_i2c_complete = true;
            break;
        }

        case I2C_MASTER_EVENT_ABORTED:
        {
            g_i2c_error = true;
            break;
        }

        default:
        {
            break;
        }
    }
}

void IIC_Init(void)
{
    R_SCI_I2C_Open(&g_i2c_ctrl, &g_i2c_cfg);
}

fsp_err_t Touch_Read_Reg(uint8_t reg,uint8_t *data,uint32_t len)
{
    fsp_err_t err;
    g_i2c_complete = false;
    g_i2c_error = false;

    /* 先写寄存器地址 */
    err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c_ctrl,&reg,1,true);

    if (FSP_SUCCESS != err)
    {
        return err;
    }
    while ((!g_i2c_complete) && (!g_i2c_error));

    if (g_i2c_error)
    {
        return FSP_ERR_ABORTED;
    }

    /* 再读取数据 */
    g_i2c_complete = false;
    g_i2c_error = false;
    err = R_SCI_I2C_Read(&g_i2c_ctrl,data,len,false);

    if (FSP_SUCCESS != err)
    {
        return err;
    }

    while ((!g_i2c_complete) && (!g_i2c_error));

    if (g_i2c_error)
    {
        return FSP_ERR_ABORTED;
    }

    return FSP_SUCCESS;
}

3、触屏功能实现

代码如下

/*
 * touch.c
 *
 *  Created on: 2026年5月7日
 *      Author: w1832
 */

#include "touch.h"

void  Touch_Init(void)
{
    TOUCH_RESET_ON;
    R_BSP_SoftwareDelay (20U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
    TOUCH_RESET_OFF;
    R_BSP_SoftwareDelay (300U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
    IIC_Init();
}

int Touch_i2c_read(uint8_t *point_num,touch_coord_t *touch_coord,uint8_t max_num)
{
    uint8_t data_buf[5];

    *point_num = 0;

    if ((point_num == NULL) ||
        (touch_coord == NULL) ||
        (max_num == 0))
    {
        return -1;
    }

    /* 读取触摸点数量 */
    if (Touch_Read_Reg(FT6X36_TD_STAT_REG,
                        &data_buf[0],
                        1) != FSP_SUCCESS)
    {
        return -1;
    }

    data_buf[0] &= FT6X36_TD_STAT_MASK;

    if ((data_buf[0] == 0) || (data_buf[0] > 2))
    {
        if (data_buf[0] > 2)
        {
            return -2;
        }
        else
        {
            return 0;
        }
    }

    /* 读取第一个点 */
    Touch_Read_Reg(FT6X36_P1_XH_REG,
                    &data_buf[1],
                    4);

    touch_coord[0].coord_x =
            ((data_buf[1] & FT6X36_MSB_MASK) << 8)
            | data_buf[2];

    touch_coord[0].coord_y =
            ((data_buf[3] & FT6X36_MSB_MASK) << 8)
            | data_buf[4];

    *point_num = 1;

    /* 第二个点 */
    if ((data_buf[0] > 1) && (max_num > 1))
    {
        Touch_Read_Reg(FT6X36_P2_XH_REG,
                        &data_buf[1],
                        4);

        touch_coord[1].coord_x =
                ((data_buf[1] & FT6X36_MSB_MASK) << 8)
                | data_buf[2];

        touch_coord[1].coord_y =
                ((data_buf[3] & FT6X36_MSB_MASK) << 8)
                | data_buf[4];

        *point_num = 2;
    }

    return 0;
}

4、测试程序

代码如下

#include "hal_data.h"
#include "lcd.h"
#include "touch.h"

void hal_entry(void)
{
    uint8_t point_num=0;
    touch_coord_t touch[2];
    R_IOPORT_Open(&g_ioport_ctrl, &g_bsp_pin_cfg);
    SPI_Init();
    Touch_Init();
    Lcd_Init();
    set_background(0x0000);
    set_background(0x0f1c);
    while(1)
    {
        if(Touch_i2c_read(&point_num,touch,2) == 0)
        {
            if(point_num > 0)
            {
                Show_asc16(0,0,0xFFFF,0x0000,touch[0].coord_x);
                Show_asc16(30,30,0xFFFF,0x0000,touch[0].coord_y);
            }
        }

        R_BSP_SoftwareDelay(20,BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
}

测试结果

四、总结

1、总结

成功完成了触屏功能的测试

2、遇到问题和解决方案

本次遇到了一个很奇怪的问题，就是IO引脚不受控制，现象非常奇怪，且启用不同的引脚现象也不一样，最终排查为应该用上面的代码进行初始化，用下面的有概率初始化错误。

R_IOPORT_Open(&g_ioport_ctrl, &g_bsp_pin_cfg);
    R_IOPORT_Open(&g_ioport_ctrl, NULL);

完整代码可以在附件获取，欢迎批评指正。

工程附件

test_i3.rar

前5天 10:15

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