I.MX6U 裸机开发 24. 电容触摸屏与 I2C 驱动

- 先看结论：本课实测到的硬件真相
- 一、实验环境与硬件连接
- - [1. 环境](#1. 环境)
  - [2. 引脚分配（**实测值**）](#2. 引脚分配（实测值）)
  - [3. 怎么确定自己的板子挂在哪条总线](#3. 怎么确定自己的板子挂在哪条总线)
- 二、触摸屏原理速览
- - [1. 电阻屏 vs 电容屏](#1. 电阻屏 vs 电容屏)
  - [2. 电容屏怎么"看见"手指](#2. 电容屏怎么"看见"手指)
  - [3. INT / RST 两个引脚的作用](#3. INT / RST 两个引脚的作用)
  - [4. 为什么最终改成「中断置标志 + 主循环读」](#4. 为什么最终改成「中断置标志 + 主循环读」)
- [三、I2C 协议与 i.MX6ULL 的 I2C 外设](#三、I2C 协议与 i.MX6ULL 的 I2C 外设)
- - [1. 主机读一次寄存器的完整时序](#1. 主机读一次寄存器的完整时序)
  - [2. 关键寄存器](#2. 关键寄存器)
  - [3. 波特率](#3. 波特率)
  - [4. 本文遇到的问题](#4. 本文遇到的问题)
  - - [1：START 之后不要等 IBB](#1：START 之后不要等 IBB)
    - [2：读最后一字节要提前 STOP](#2：读最后一字节要提前 STOP)
    - [3：最后一字节的 RXAK=1 不是错误](#3：最后一字节的 RXAK=1 不是错误)
    - 4：仲裁丢失必须软复位控制器
- [四、GT1158 驱动要点](#四、GT1158 驱动要点)
- - [1. 寄存器表（16 位地址）](#1. 寄存器表（16 位地址）)
  - - [修复记录：IRQ_CFG 地址曾被 `unsigned char` 截断（**代表性问题，务必一看**）](#修复记录：IRQ_CFG 地址曾被 unsigned char 截断（代表性问题，务必一看）)
  - [2. 复位与 I2C 地址时序](#2. 复位与 I2C 地址时序)
  - [3. 读点流程](#3. 读点流程)
  - [4. 三种触控 IC 对照](#4. 三种触控 IC 对照)
- 五、代码结构
- - [1. 本课新增文件](#1. 本课新增文件)
  - [2. 调用链](#2. 调用链)
  - [3. 中断服务程序（只做最少的事）](#3. 中断服务程序（只做最少的事）)
  - [4. `led.c` 的隐蔽陷阱](#4. led.c 的隐蔽陷阱)
  - [5. 坐标方向校正](#5. 坐标方向校正)
- 六、编译与运行
- - [1. 编译（WSL）](#1. 编译（WSL）)
  - [2. USB-OTG 下载（Windows PowerShell）](#2. USB-OTG 下载（Windows PowerShell）)
  - [3. 实测串口输出](#3. 实测串口输出)
  - [4. 屏上现象](#4. 屏上现象)
  - [5. 调试顺序建议](#5. 调试顺序建议)
- 七、本次遇到问题汇总
- 八、常见问题排查
- 九、参考资料

调试方式同前几课 ：WSL（Ubuntu）交叉编译 + Windows tools/dl.py USB-OTG 下载到 DDR 运行，串口 @ 115200。

先看结论：本课实测到的硬件真相

项目	例程 / 常见说法	本板实测
触控 IC 型号	FT5426 或 GT9147	`GT1158` （GT9xx 家族，产物 ID 首字符 `'1'`）
挂载总线	I2C1	I2C2
I2C 引脚	`UART4_TX/RX_DATA`（GPIO1_IO28/29）	`UART5_TX/RX_DATA`（GPIO1_IO30/31）
7 位地址	`0x38` / `0x5D`	`0x14`
寄存器地址宽度	8 位（FT5426）	16 位
取点方式	主循环轮询 INT 引脚	GPIO 中断置标志，主循环再读 I2C
中断极性	固定下降沿	读 IC 的配置寄存器动态决定：`0x8056` 读回 `1` → FallingEdge

一句话总结本课最值钱的经验：先让 printf 打出产物 ID，再决定走哪个驱动分支，别照抄例程。

附带一条教训：凡是这类"读失败就兜底"的代码，一定要想办法验证兜底路径有没有被走到。

本项目的中断极性就是因为寄存器地址被 8 位变量截断，读失败后兜底成了 RisingEdge，

而本板真实极性是 FallingEdge ------ 详见 4.1 节。

一、实验环境与硬件连接

1. 环境

项目	值
板子	正点原子 I.MX6ULL ALPHA / Mini
LCD	电容触摸屏，屏 ID `0x4384`（ATK4384，800×480）
触控 IC	GT1158 （I2C2，地址 `0x14`），代码同时兼容 FT5426 / GT9147 / 电阻屏
拨码	`0100`（USB 下载模式）
串口	115200 / 8 / 1 / 无（本机实测 COM16 = CH340）
代码链接地址	`0x87800000`
显存地址	`0x89000000`

2. 引脚分配（实测值）

信号	PAD	复用	电气属性	说明
I2C2_SCL	`UART5_TX_DATA`	ALT2 + SION=1	`0x70B0`	GPIO1_IO30
I2C2_SDA	`UART5_RX_DATA`	ALT2 + SION=1	`0x70B0`	GPIO1_IO31
CT_INT	`GPIO1_IO09`	ALT0 GPIO	初始化 `0x10B0`，最终 `0x0080`	最终为带上拉输入
CT_RST	`SNVS_TAMPER9`	ALT5 GPIO5_IO09	`0x10B0`	推挽输出，低有效

为什么 I2C 引脚要开 SION？

SION（Software Input On）把 pad 的输出回环到输入。I2C 半双工、支持时钟延展与仲裁，控制器必须读回自己发出的 SDA/SCL 电平才能判断 ACK 与总线忙闲。不开 SION 的典型表现是「写地址永远收不到 ACK（RXAK=1）」。
为什么不用 I2C1 的另外两个 pad（GPIO1_IO02/03）？

因为 IO03 正好是 LED0 ，点灯和总线会打架。所以 I2C1 只剩下 UART4 这一组可选。

3. 怎么确定自己的板子挂在哪条总线

裸机最快的手段就是扫总线 。本课在找不到触控芯片时会自动执行 i2c_bus_diag()，依次报告：

I2C1@UART4 配好，扫 0x08~0x77
I2C2@UART5 配好，再扫一遍
把 pad 切成 GPIO 输入，打印 SCL/SDA 静态电平（判断有没有上拉）
打印 INT / RST 电平（判断是不是一直卡在复位）

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是
touch_init
I2C2 @ UART5 初始化
读 PRODUCT_ID 0x8140
前两字节是数字?
失败: 自动跑 i2c_bus_diag
打印 CTP ID
扫 I2C1@UART4
扫 I2C2@UART5
打印 pad 电平 / INT / RST
按 ID 首字符选中断配置寄存器
读中断极性, 配置 GPIO1_IO09 中断
使能 GPIO1_Combined_0_15_IRQn
成功

源代码：

c 复制代码

/**
 * @brief 依次尝试所有可能的 I2C 引脚组合，定位触控 IC 到底挂在哪一组
 *
 * I2C1 可选 pad：UART4_TX/RX_DATA(GPIO1_IO28/29)
 * I2C2 可选 pad：UART5_TX/RX_DATA(GPIO1_IO30/31)
 * （GPIO1_IO02/03 这组在正点原子板上与 LED0 冲突，不参与扫描）
 */
static void i2c_bus_diag(void)
{
    printf("I2C bus diagnostic:\r\n");

    /* 1) I2C1 @ UART4 (IO28/IO29) */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 1U);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 1U);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 0x1B8B0U);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 0x1B8B0U);
    i2c_init(I2C1);
    i2c_scan_bus("I2C1@UART4 IO28/29", I2C1);

    /* 2) I2C2 @ UART5 (IO30/IO31) */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART5_TX_DATA_I2C2_SCL, 1U);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART5_RX_DATA_I2C2_SDA, 1U);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART5_TX_DATA_I2C2_SCL, 0x1B8B0U);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART5_RX_DATA_I2C2_SDA, 0x1B8B0U);
    i2c_init(I2C2);
    i2c_scan_bus("I2C2@UART5 IO30/31", I2C2);

    /* 3) 把 I2C1 的两个 pad 切成 GPIO 输入，看线上有没有上拉
     *    两个都是 1 说明上拉/连线基本正常；一直是 0 说明线被拉死或没接上 */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_GPIO1_IO28, 0U);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_GPIO1_IO29, 0U);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_GPIO1_IO28, 0xF080U);  /* 带上拉输入 */
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_GPIO1_IO29, 0xF080U);
    GPIO1->GDIR &= ~((1U << 28) | (1U << 29));
    delay_ms(2);
    printf("pad level: SCL(IO28)=%d SDA(IO29)=%d\r\n",
           (int)((GPIO1->DR >> 28) & 0x1U),
           (int)((GPIO1->DR >> 29) & 0x1U));

    /* 4) 顺便看 INT / RST 引脚的静态电平（INT 正常应为高，RST 应为高） */
    printf("INT(IO09)=%d RST(GPIO5_IO09)=%d\r\n",
           gpio_pinread(GPIO1, 9), gpio_pinread(GPIO5, 9));
}

二、触摸屏原理速览

1. 电阻屏 vs 电容屏

对比项	电阻屏	电容屏（本课）
结构	两层 ITO 薄膜，按压使上下层导通	ITO 蚀刻成行列电极阵列
感知原理	分压 → 模拟电压	手指改变电极耦合电容
触摸点数	1 点	多点（GT1158 支持 5 点）
输出	模拟量，需 ADC 采样	数字坐标，走 I2C
MCU 接口	4 个 GPIO + ADC	2 根 I2C + INT + RST
校准	必须标定	出厂已标定，一般直接可用

本课主程序走电容屏 路径。仓库里另外保留了 bsp_rtouch.c（四线电阻屏实现，用 GPIO1_IO01~04 + ADC1 分两次采样 X/Y），作为对照学习，当前 main.c 未启用。

2. 电容屏怎么"看见"手指

屏玻璃上蚀刻了两组互相绝缘的透明电极（TX 发射行 / RX 接收列），交叉点处形成耦合电容。手指是导体，压上去会"偷走"一部分电场，导致该交叉点的互电容下降。触控 IC 扫描整个行列矩阵，算出电容下降最显著的位置，就是触点坐标。

坐标在 IC 内部算好后放进寄存器，MCU 只要用 I2C 读寄存器 就能拿到现成坐标------所以 MCU 端的工作量主要在 I2C 通信 和坐标换算 / 限幅上。

3. INT / RST 两个引脚的作用

INT ：触控 IC 准备好一帧坐标后按配置好的极性翻转引脚通知 MCU。好处是 MCU 不必一直去 poll I2C，有数据再读，既省总线又不丢帧。
RST ：低电平复位。除了复位本身，它还和 INT 配合决定 I2C 器件地址（见 4.2 节）。

4. 为什么最终改成「中断置标志 + 主循环读」

最初的实现是主循环 delay_ms(20) 后直接 touch_read() 轮询 I2C，现象是读着读着就 ARBLOST（仲裁丢失），总线卡死。

原因分析：

printf 本身耗时较长，I2C 传输期间若被 GPIO 中断服务程序打断（哪怕是无关中断），SCL 时序可能超出从机的时钟延展容忍窗口；
更糟的是早期版本在 ISR 里直接跑 I2C 读点，ISR 长耗时 + 嵌套，总线基本必挂。

最终方案（其实就是 Linux 的上半部 / 下半部思想）：
I2C2 主循环中断服务程序 GPIO1_IO09 GT1158 I2C2 主循环中断服务程序 GPIO1_IO09 GT1158 #mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD p{margin:0;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actor-line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .innerArc{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .messageText{fill:#333;stroke:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .labelText,#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .loopText,#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .noteText,#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD .actor-man circle,#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-PTDZMDmMOjOfOLFD :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 按极性翻转引脚 GPIO1_Combined_0_15_IRQn irq_cnt++ / 置 intflag=1 gpio_disableint 关本脚中断(防重复进入) gpio_clearintflags 发现 intflag==1, 清 0 读 0x814E → 清 0 → 读 0x8150 坐标 touch_map_coord 换算 / 限幅重新 gpio_enableint

ISR 里绝不碰 I2C，只置标志。 这是本课能稳定跑起来最关键的一条改动。

三、I2C 协议与 i.MX6ULL 的 I2C 外设

1. 主机读一次寄存器的完整时序

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写: S | addr<<1 + W | ACK | reg[15:8] | ACK | reg[7:0] | ACK | data... | ACK | P

读: S | addr<<1 + W | ACK | reg[15:8] | ACK | reg[7:0] | ACK |
    Sr | addr<<1 + R | ACK | data... | ACK | last byte NAK | P

关键是中间那个 Sr（Repeated Start）：写寄存器地址和读数据之间必须再发一次起始条件并切到读方向，不能直接 STOP。

2. 关键寄存器

寄存器	位	作用
`IADR`	-	自身机地址，主机模式不用
`IFDR`	$5:0$	分频系数，必须在 IEN=0 时写
`I2CR`	$7$ IEN 使能 / $6$ IIEN 中断使能 / $5$ MSTA 主机模式 / $4$ MTX 方向 / $3$ TXAK 不应答 / $2$ RSTA 重复起始	控制寄存器
`I2SR`	$7$ ICF 传输完成 / $5$ IBB 总线忙 / $4$ IAL 仲裁丢失 / $1$ IIF 中断挂起（写 0 清）/ $0$ RXAK 未应答	状态寄存器
`I2DR`	$7:0$	数据寄存器

3. 波特率

IPG_CLK_ROOT = 66MHz，IFDR = 0x15 对应 640 分频：

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66MHz / 640 ≈ 103 KHz    （标准模式 100KHz）

4. 本文遇到的问题

1：START 之后不要等 IBB

直觉写法是先拉 START、等 IBB=1 再写地址。实际这样做必挂：

c 复制代码

/* 错误：等 IBB 之后再写 I2DR，地址字节会丢 */
base->I2CR |= I2CR_MSTA | I2CR_MTX;
while ((base->I2SR & I2SR_IBB) == 0) ;
base->I2DR = addr << 1;

/* 正确：置 MSTA+MTX 后立刻写地址 */
base->I2CR |= I2CR_MSTA | I2CR_MTX;
base->I2DR = ((unsigned int)address << 1) |
             ((direction == kI2C_Read) ? 1U : 0U);

表现为：扫遍整条总线一个 ACK 都收不到；或 IIF 超时后 IBB 一直为 1。

2：读最后一字节要提前 STOP

i.MX6ULL 是先收数据、后回 ACK/NAK 的写寄存器式控制器，流程必须是：

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数据还剩 2 字节 → 什么都不做
数据还剩 1 字节 → 置 TXAK（下一个字节回 NAK）
数据还剩 0 字节 → 先发 STOP，再读 I2DR

顺序倒过来就会少收一个字节，或者多触发一次传输。

3：最后一字节的 RXAK=1 不是错误

主机读最后一个字节时按协议要回 NAK ，此时 RXAK=1 完全正常，不能当失败处理 。

所以 i2c_wait_iif(base, check_nak) 在读阶段要传 0，跳过 NAK 检查，只判 IAL。

4：仲裁丢失必须软复位控制器

IAL 置位后光清标志没用，总线会一直表现为 busy。正确恢复：

c 复制代码

base->I2SR &= ~I2SR_IAL;
base->I2CR &= ~I2CR_IEN;      /* 关 I2C */
base->I2CR |=  I2CR_IEN;      /* 再开 */

驱动里 i2c_hw_reset() 更进一步，把整条 I2SR 清零并重开使能。每到 ARBLOST / BUSY / TIMEOUT，读点函数都会主动调一次 i2c_init(I2C2) 自愈。

四、GT1158 驱动要点

1. 寄存器表（16 位地址）

地址	名称	说明
`0x8040`	CTRL	bit1 软复位 ------ GT1158 上不要发，会跑飞
`0x804D`	IRQ_CFG（GT9xx）	bit1:0 中断极性
`0x8056`	IRQ_CFG（GT115x）	bit1:0 中断极性 ------ 本板走这个，读回值 `1`
`0x8140`	PRODUCT_ID	4 字节 ASCII ID（本板为 `1158`），后跟固件信息
`0x814E`	STATUS	bit7 数据就绪 / bit3:0 有效点数 ------ 读完必须写 0 清除
`0x8150`	TP1	第一点起始，每点 8 字节，X/Y 为小端

判断用哪个 IRQ_CFG 就看产物 ID 首字符：'1'（0x31）开头走 GT115x 的 0x8056，否则走 GT9xx 的 0x804D。

修复记录：IRQ_CFG 地址曾被 `unsigned char` 截断（代表性问题，务必一看）

修复前 ，bsp_gt9147.c 里 irq_reg 被声明为 unsigned char ，装不下 16 位的 0x8056，

赋值时被静默截断成 0x0056，I2C 于是跑去读一个并不存在的寄存器：

c 复制代码

unsigned char irq_reg;                       /* 8 位，装不下 16 位地址 */
irq_reg = (temp[0] == 0x31U) ? GT115X_IRQ_CFG_REG /* 0x8056 */ : GT9XX_IRQ_CFG_REG;
/* 结果 irq_reg == 0x56，实际读的是 0x0056 */

当时的日志：

text 复制代码

GT irq_cfg@0x0056 = 0        ← 地址已被截断
InterruptMode: RisingEdge    ← 0 是读失败后的兜底值，并非 IC 的真实配置

修复后 （改成 unsigned int），同一块板子打出：

text 复制代码

GT irq_cfg@0x8056 = 1        ← 地址正常
InterruptMode: FallingEdge   ← 本板真实极性！

结论与教训：

之前那个 RisingEdge 完全是兜底来的 ------ 本板 GT1158 的真实极性是 FallingEdge 。
也就是说在截断 bug 存在期间，中断极性一直是配错的。
之所以"看起来能用"，是因为 GT1158 在两种边沿下都会产生脉冲，叠加主循环的轮询窗口，
错配的极性仍能捞到一部分事件。这种"能跑但其实是错的"配置最危险，换屏或提速必翻车。
凡是写着「读失败就兜底」的代码，务必把真实返回值打日志出来 ，
否则永远分不清自己走的是正路还是兜底路径 ------ 这两者的差别在日志里是不显形的。

2. 复位与 I2C 地址时序

GT9xx 的 7 位地址由上电瞬间 INT 的电平 决定。本驱动固定使用 0x14，做法是让 INT 在复位释放后保持低电平足够久：

c 复制代码

gpio_pinwrite(GPIO5, 9, 0);   /* RST 拉低 */
delay_ms(10);
gpio_pinwrite(GPIO5, 9, 1);   /* RST 释放 */
delay_ms(10);
gpio_pinwrite(GPIO1, 9, 0);   /* INT 拉低并维持 */
delay_ms(100);                /* 保证锁到 0x14 */

这段时间里 INT 被当输出用，等极性配置好之后再切回输入。

3. 读点流程

c 复制代码

/* 1) 读状态 */
i2c_read_byte(I2C2, 0x14, 0x814E, 2, &status);
num = status & 0x0F;
if (num == 0 || num > TOUCH_MAX_POINTS) {
    if (status & 0x80) i2c_write_byte(I2C2, 0x14, 0x814E, 2, 0x00);  /* 空也要清 */
    return 0;
}

/* 2) 清状态寄存器，允许 IC 准备下一帧 */
i2c_write_byte(I2C2, 0x14, 0x814E, 2, 0x00);

/* 3) 读坐标：小端 */
i2c_read(I2C2, 0x14, 0x8150, 2, xy, 4);
x = xy[0] | (xy[1] << 8);
y = xy[2] | (xy[3] << 8);
if (x > 2000 || y > 2000) return 0;      /* 过滤未贴合时的脏数据 */

touch_map_coord(&x, &y);                 /* 映射 + 限幅 */

0x814E 读完必须写 0。不清的话 IC 认为 MCU 还没取走数据，不再产生下一次中断，表现为「只有第一个点有反应」。

4. 三种触控 IC 对照

项目	FT5426	GT9147	GT1158（本板）
地址宽度	8 位	16 位	16 位
7 位地址	`0x38`	`0x5D` / `0x14`	`0x14`
坐标字节序	大端（高 4 位在 XH $3:0$ ）	小端	小端
每点字节数	6	8	8
状态寄存器	`0x02`	`0x814E`	`0x814E`
中断配置寄存器	`0xA4`	`0x804D`	`0x8056` （读回 `1`，见 4.1 修复记录）
软复位	可以	可以	禁止

驱动层保留了 bsp_ft5426.c / bsp_gt9147.c 两套实现，便于换屏对比，统一由 bsp_touch.c 分发。

五、代码结构

1. 本课新增文件

文件	作用
`board/imx6u/bsp_i2c.{c,h}`	I2C 主机轮询驱动，含 ARBLOST 自愈
`board/imx6u/bsp_touch.{c,h}`	触控统一层：总线选择、坐标映射 / 限幅、类型分发
`board/imx6u/bsp_gt9147.{c,h}`	GT9xx/GT1158 驱动（本板实际使用，中断方式）
`board/imx6u/bsp_ft5426.{c,h}`	FT5426 驱动（对照用）
`board/imx6u/bsp_rtouch.{c,h}`	四线电阻屏驱动（对照用，未启用）
`board/imx6u/bsp_adc.{c,h}`	ADC1 采样，供电阻屏分支使用
`apps/main.c`	演示程序：画 UI、触摸中断、屏上画点、串口打印坐标

另有两处对既有文件的改动：

文件	改动
`apps/led.c`	`GPIO1->GDIR = 0x8;` → `GPIO1->GDIR
`apps/main.c`	改写为触摸演示程序

Makefile 不用改 ：SRCDIRS 是通配的，board/imx6u 下新增的 .c 会自动进编译。

2. 调用链

#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy p{margin:0;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .label text,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node rect,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node circle,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node ellipse,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node polygon,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .rough-node .label text,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node .label text,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .image-shape .label,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .rough-node .label,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node .label,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .image-shape .label,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .icon-shape,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .icon-shape p,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-Ai5lwLUP9nprqrGy :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 总线层
芯片驱动
触控统一层 bsp_touch
应用层
intflag
main.c
touch_init
touch_read
touch_map_coord
gt9147_read / gt9147_irqhandler
ft5426_read
rtouch_read_xy
bsp_i2c.c
bsp_adc.c

3. 中断服务程序（只做最少的事）

c 复制代码

static void gt9147_irqhandler(unsigned int gicc_iar, void *param)
{
    (void)gicc_iar;
    (void)param;
    if (gt_init_done != 0U) {
        s_irq_cnt++;
        s_intflag = 1U;
        gpio_disableint(GPIO1, 9);   /* 电平触发时防止反复进入 */
    }
    gpio_clearintflags(GPIO1, 9);
}

主循环侧读完点之后再开回去：

c 复制代码

gpio_clearintflags(GPIO1, 9);
gpio_enableint(GPIO1, 9);

「关 → 读 → 开」这个握手保证单次中断只处理一帧，不会被同一事件反复触发。

4. `led.c` 的隐蔽陷阱

本次调试里最不起眼、却足以让整块触摸完全失效的一行：

c 复制代码

/* 原来的写法 */
GPIO1->GDIR = 0x8;            /* 把整个 GPIO1 方向寄存器覆盖成"只有 IO03 输出" */

/* 修好的写法 */
GPIO1->GDIR |= (1U << 3);     /* 只改 LED 这一个脚 */

GDIR 是整个 GPIO1 bank 的方向寄存器 ，用 = 赋值会把 IO09（CT_INT）在内的其它脚一并改掉，导致触摸中断永远进不来。

凡是操作共享寄存器，一律用 |= / &=~，不要用 =。

5. 坐标方向校正

不同批次 LCD 的贴合方向可能不同，改这三个宏即可，不需要动驱动：

c 复制代码

#define TOUCH_SWAP_XY   (0U)   /* 1：X/Y 互换（点行列整体反了） */
#define TOUCH_FLIP_X    (0U)   /* 1：X 镜像（左右反）          */
#define TOUCH_FLIP_Y    (0U)   /* 1：Y 镜像（上下反）          */

touch_map_coord() 最后还会按屏幕宽高做限幅，防止异常坐标把点画到显存外面。

六、编译与运行

1. 编译（WSL）

bash 复制代码

cd /mnt/d/documents/learn_i.mx6u/24_touch
make clean && make && make imx

make imx 生成 USB 下载用的 load.imx（内含 IVT + DCD）。

2. USB-OTG 下载（Windows PowerShell）

powershell 复制代码

# 1) 拨码拨到 0100（USB 下载），OTG Type-C 与串口 Type-C 都接电脑
# 2) 按一下 RESET，设备管理器出现 SE Blank 6ULL（VID_15A2 / PID_0080）
# 3) 下载：
python D:\documents\learn_i.mx6u\tools\dl.py D:\documents\learn_i.mx6u\24_touch\load.imx --com COM16

# 串口已被串口助手占用时，只下载不读串口：
python D:\documents\learn_i.mx6u\tools\dl.py D:\documents\learn_i.mx6u\24_touch\load.imx --no-serial

dl.py 的默认镜像是 22_lcdid\load.imx，本课必须显式传路径 。

若在 [1] DCD_WRITE 阶段 write timeout，多半是板子已经跳出 SDP 状态，按一次 RESET 再跑即可。

3. 实测串口输出

初始化阶段（lcd_init → touch_init）------以下为真机抓取原文：

text 复制代码

LCD ID = 0x4384
panel...
panel ok
lcdgpio...
gpio ok
clk...
clk ok
lcd reset...
reset ok
elcdif...
enable+clear...
LCD 800x480 fb=0x89000000 ready
LCD 800x480, touch ui ready.
CTP ID:1158 00 00                    ← 产物 ID，据此确认是 GT1158
GT irq_cfg@0x8056 = 1                ← 地址正确读出，值 1
InterruptMode: FallingEdge           ← 本板真实中断极性
Touch IC = GT9xx/GT115x on I2C2
GT addr=0x14
first read: no point yet, touch the panel
Touch the screen, coords will print.

日志行	含义
`LCD ID = 0x4384`	屏型号 ID 读取成功
`LCD 800x480 fb=0x89000000 ready`	eLCDIF + framebuffer 就绪
`CTP ID:1158 00 00`	产物 ID = `1158` → GT1158，后两字节为固件区内容
`GT irq_cfg@0x8056 = 1`	中断极性：地址正常读出，值 `1` = FallingEdge
`InterruptMode: FallingEdge`	实际配置的 GPIO 触发边沿（由 IC 决定，不是写死的）
`GT addr=0x14`	7 位 I2C 地址锁定成功

运行阶段（实际抓取，手指在屏上滑动）：

text 复制代码

P0(738,158)
alive st=0x81 sret=0 irq=1659
P0(729,192)
P0(721,224)
P0(714,251)
P0(709,274)
alive st=0x81 sret=0 irq=1672
P0(708,293)
alive st=0x80 sret=0 irq=1680        ← 手指离开，就绪位保留、点数归 0

字段含义：

字段	含义
`P0(x,y)`	第 0 号触点的屏幕像素坐标
`st=0x8N`	最近一次读到的 `0x814E`：bit7 就绪 + N 个有效点
`sret=0`	最近一次 I2C 返回码，`0` = 成功（非 0 见第八节）
`irq=NNNN`	累计 GPIO 中断次数，持续增长说明中断链路正常

4. 屏上现象

白底 + 黑色双层外框（标出触摸有效区）
中心十字准星 + 灰色圆，用于验证逻辑坐标对不对得上
四角各有 20×20 色块：左上红 / 右上绿 / 左下蓝 / 右下黄，一眼看出方向有没有镜像
每按一下，触点处出现 7×7 色块；多点时依次取 5 种颜色
LED0 每约 2s 翻转一次（心跳）
触摸时串口坐标最多 2Hz 打印一次，避免 printf 抢占总线；屏幕上画点是跟手的，不受此限制

5. 调试顺序建议

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是
否
是
否
是
否
是
反了
正常
1 LCD 白底+框+十字出来了吗?
查 LCD 排线 / lcd_init
2 串口有 CTP ID 吗?
查 I2C 引脚组: I2C1@UART4 还是 I2C2@UART5
3 InterruptMode 打印了什么?
4 触碰时 irq 计数涨不涨?
查 INT 复用 / GDIR 被覆盖 / GIC 中断使能
5 P0 坐标出来了吗?
看 sret: 非 0 表示 I2C 报错, 转第八节
6 坐标方向对不对?
改 TOUCH_SWAP_XY / FLIP_X / FLIP_Y
完成

七、本次遇到问题汇总

#	现象	根因	修法
1	整条 I2C 总线一个设备都扫不到	引脚组用错，实际在 I2C2@UART5	改用 `UART5_TX/RX_DATA` + SION=1
2	撸一遍总线全是 NAK	START 后等了 IBB 才写地址	置 `MSTA
3	坐标时准时乱，最后总线死	在 ISR 内跑 I2C，与轮询/printf 抢总线 → ARBLOST	ISR 只置标志，主循环读；出错自动 `i2c_init` 自愈
4	触摸中断完全不进来	`led.c` 里 `GPIO1->GDIR = 0x8` 覆盖了整组方向	改成 `GPIO1->GDIR
5	只有第一个点有反应	`0x814E` 读完没写 0	读点后一定 `i2c_write_byte(..., 0x814E, 2, 0x00)`
6	给 GT1158 发 `0x8040` 软复位后 IC 不响应	GT1158 不支持该软复位	注释掉，只做硬件复位
7	未触摸时坐标跳到 2000+ 的脏值	IC 在没有贴合时会上报无效值	`if (x > 2000
8	探测前从未释放 RST，芯片一直在复位	初始化顺序问题	先 RST 拉高释放 + 延时，再 probe
9	日志里 `GT irq_cfg@0x0056` 而不是 `0x8056`，且极性莫名是 RisingEdge	`irq_reg` 声明为 `unsigned char`，16 位地址被截断 → 读失败 → 兜底成 RisingEdge	改成 `unsigned int`，真实极性 FallingEdge 才浮出水面（详见 4.1）

八、常见问题排查

现象	可能原因	处理
`Touch IC not found!` 自动跑诊断	引脚组不对 / 排线松 / 芯片在复位	看 `i2c_bus_diag` 输出：哪组扫到地址就用哪组；`SCL/SDA` 都应为 1
两组总线都 `(none)`，且 `SCL=1 SDA=1`	上拉正常但没有器件应答	检查 LCD 触摸排线是否插紧、模组是否带电
`SDA=0` 或 `IBB=1` 持续	总线被拉死	查 RST 是否一直为低；先 `i2c_hw_reset()` 再试
`INT=0` 且 `RST=0`	RST 被拉住	查 GPIO5_IO09 复用与输出电平
`sret != 0`	1=参数错 / 2=忙 / 3=超时 / 4=NAK / 5=ARBLOST	5 最常见，驱动已自动软复位恢复；若频繁就把 ISR 里的活再往主循环挪
`irq` 计数一直为 0	中断没进来	确认 `GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_0_15_IRQn)`、`gpio_enableint`，以及 INT pad 方向没被别的代码覆盖
`irq` 涨但没有 `P0`	`0x814E` bit3:0 为 0	确认读完状态已写 0 清除，且确实按住了屏
点画得出但方向反	屏幕贴合方向差异	改 `bsp_touch.h` 的 `TOUCH_SWAP_XY / FLIP_X / FLIP_Y`
下载报 `发送命令 0x0A0A 失败` / `write timeout`	板子已跳出 SDP 状态	按一次 RESET 再执行 `dl.py`

九、参考资料

《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 31：I2C（IFDR 分频表、I2CR / I2SR 位定义）
《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 28：GPIO（重点看 GDIR / ISR / ICR 这类共享寄存器）
《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 5：IOMUX Controller（SION 位的作用）
GT9147 / GT1158 Programming Guide
FT5x06 Datasheet
正点原子《I.MX6U 嵌入式 Linux 驱动开发指南》触摸屏实验章节

I.MX6U 裸机开发 24. 电容触摸屏与 I2C 驱动

I.MX6U 裸机开发 24. 电容触摸屏与 I2C 驱动

先看结论：本课实测到的硬件真相

一、实验环境与硬件连接

1. 环境

2. 引脚分配（实测值）

3. 怎么确定自己的板子挂在哪条总线

二、触摸屏原理速览

1. 电阻屏 vs 电容屏

2. 电容屏怎么"看见"手指

3. INT / RST 两个引脚的作用

4. 为什么最终改成「中断置标志 + 主循环读」

三、I2C 协议与 i.MX6ULL 的 I2C 外设

1. 主机读一次寄存器的完整时序

2. 关键寄存器

3. 波特率

4. 本文遇到的问题

1：START 之后不要等 IBB

2：读最后一字节要提前 STOP

3：最后一字节的 RXAK=1 不是错误

4：仲裁丢失必须软复位控制器

四、GT1158 驱动要点

1. 寄存器表（16 位地址）

修复记录：IRQ_CFG 地址曾被 unsigned char 截断（代表性问题，务必一看）

2. 复位与 I2C 地址时序

3. 读点流程

4. 三种触控 IC 对照

五、代码结构

1. 本课新增文件

2. 调用链

3. 中断服务程序（只做最少的事）

4. led.c 的隐蔽陷阱

5. 坐标方向校正

六、编译与运行

1. 编译（WSL）

2. USB-OTG 下载（Windows PowerShell）

3. 实测串口输出

4. 屏上现象

5. 调试顺序建议

七、本次遇到问题汇总

八、常见问题排查

九、参考资料

修复记录：IRQ_CFG 地址曾被 `unsigned char` 截断（代表性问题，务必一看）

4. `led.c` 的隐蔽陷阱