ROHM BU21023GUL/MUV電阻式觸摸屏控制器IC技術解析
ROHM BU21023GUL/MUV電阻式觸摸屏控制器IC技術解析
在如今的電子設備中，觸摸屏技術的應用越來越廣泛。電阻式觸摸屏控制器作為其中的關鍵部件，對于實現精準的觸摸操作起著至關重要的作用。ROHM公司的BU21023GUL和BU21023MUV電阻式觸摸屏控制器IC，以其獨特的功能和性能，在市場上具有一定的競爭力。今天，我們就來詳細解析一下這兩款控制器IC。
文件下載：BU21023MUV-E2.pdf
一、產品概述
1.1 產品特點
與大多數電阻式觸摸屏控制器不同，BU21023系列支持4線電阻式觸摸屏，能夠實現雙觸摸檢測和手勢識別功能。這意味著在一些原本只能依賴電容式觸摸技術才能實現的平移和縮放操作的應用中，現在使用電阻式觸摸屏也可以輕松實現。而且，電阻式觸摸屏無需定制屏幕開發(fā)，大大降低了開發(fā)成本，縮短了產品上市時間。
1.2 封裝形式
- BU21023GUL采用VCSP50L2封裝，尺寸為2.60mm x 2.60mm x 0.55mm（典型值）。
- BU21023MUV采用VQFN028V5050封裝，尺寸為5.00mm x 5.00mm x 1.00mm（典型值）。
1.3 應用領域
適用于智能手機、數碼相機、攝像機、GPS接收器、打印機、復印機、汽車導航屏幕、觸摸亭、平板電腦、筆記本電腦以及帶有USB接口的LCD顯示器等產品。
二、技術特性
2.1 觸摸功能
- 單觸摸、雙觸摸及手勢識別：通過標準的4線電阻式觸摸屏，能夠實現單觸摸、雙觸摸檢測以及多種手勢識別，如捏合、展開、左旋轉和右旋轉等手勢，為用戶帶來更加豐富的交互體驗。
- 觸摸檢測閾值可調：可以根據具體應用對觸摸檢測閾值進行調整，從而實現對壓力靈敏度的精細調節(jié)。
- 單點觸摸壓力測量：能夠測量單點觸摸的壓力，為一些需要壓力反饋的應用提供支持。
2.2 接口特性
2.3 其他特性
- 10位ADC：提供足夠的分辨率，能夠準確地處理手指或觸控筆的輸入信號。
- 固件下載：內部CPU的固件可以從主機處理器或外部EEPROM下載，方便進行程序的更新和升級。
- 濾波選項：內置濾波功能，能夠消除虛假坐標，提高觸摸檢測的準確性。
- 智能校準支持：支持智能校準功能，并且可以輕松交換X和Y坐標，適應不同的觸摸屏連接方式。
- 單3V電源供電：采用單3V電源供電，簡化了電源設計，降低了功耗。
三、關鍵規(guī)格對比
| 參數 | BU21023GUL | BU21023MUV |
|---|---|---|
| 屏幕 | 4線電阻式觸摸屏 | 4線電阻式觸摸屏 |
| 最大檢測點數 | 2 | 2 |
| 集成濾波處理 | 是 | 是 |
| 手勢檢測 | 是 | 是 |
| 供電電壓范圍（V） | 2.7 - 3.6 | 2.7 - 3.6 |
| 溫度范圍（°C） | -20 - +85 | -20 - +85 |
| 主機接口 | 4線SPI、2線串行 | 4線SPI、2線串行 |
| 封裝 | VCSP50L2 | VQFN028V5050 |
四、引腳配置與說明
4.1 BU21023GUL引腳配置
| 編號 | 引腳名稱 | I/O | 功能 |
|---|---|---|---|
| D1 | YN | I/O | 屏幕接口 |
| C1 | XN | I/O | 屏幕接口 |
| C2 | YP | I/O | 屏幕接口 |
| B1 | XP | I/O | 屏幕接口 |
| A1 | T4 | I/O | 測試引腳 |
| A2 | PVDD | O | 調節(jié)器輸出（用于提供屏幕電壓） |
| B3 | AVDD | O | 調節(jié)器輸出（用于提供模擬模塊電壓） |
| B4 | DVDD_EXT | I | 數字電壓使能（H = 高阻態(tài)，L = DVDD使能） |
| A4 | VDD | - | 電源電壓 |
| A5 | VSS | - | 接地 |
| C3 | RSTB | I | 硬件復位 |
| B5 | CLK_EXT | I | 為調試提供外部時鐘 |
| C4 | T1 | I | 測試引腳 |
| C5 | T2 | I | 測試引腳 |
| D4 | T3 | I | 測試引腳 |
| D5 | IFSEL | I | 接口選擇引腳（L = SPI，H = 2線串行） |
| D3 | SO | O | SPI串行數據輸出，2線時無功能 |
| E5 | INT | O | 中斷輸出 |
| D2 | SEL_CSB | I | SPI片選，2線時用于從地址選擇 |
| E4 | SDA_SI | I/O | SPI串行數據輸入，2線時為串行數據輸入/輸出 |
| E3 | SCL_SCK | I | SPI串行時鐘輸入，2線時為串行時鐘輸入 |
| E2 | EDA | I/O | EEPROM SDA |
| E1 | ECL | O | EEPROM SCL |
4.2 BU21023MUV引腳配置
| 編號 | 引腳名稱 | I/O | 功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | NC | - | 無連接 |
| 2 | NC | - | 無連接 |
| 3 | NC | - | 無連接 |
| 4 | YN | I/O | 屏幕接口 |
| 5 | XN | I/O | 屏幕接口 |
| 6 | YP | I/O | 屏幕接口 |
| 7 | XP | I/O | 屏幕接口 |
| 9 | PVDD | O | 調節(jié)器輸出（用于提供屏幕電壓） |
| 10 | AVDD | O | 調節(jié)器輸出（用于提供模擬模塊電壓） |
| 11 | DVDD | I/O | 調節(jié)器輸出（用于提供數字模塊電壓）或提供數字電壓 |
| 12 | DVDD_EXT | I | 數字電壓使能（H = 高阻態(tài)，L = DVDD使能） |
| 13 | VDD | - | 電源電壓 |
| 14 | VSS | - | 接地 |
| 15 | RSTB | I | 硬件復位 |
| 16 | CLK_EXT | I | 為調試提供外部時鐘 |
| 17 | T1 | I | 測試引腳 |
| 18 | T2 | I | 測試引腳 |
| 19 | T3 | I | 測試引腳 |
| 20 | IFSEL | I | 接口選擇引腳（L = SPI，H = 2線串行） |
| 21 | SO | O | SPI串行數據輸出，2線時無功能 |
| 22 | INT | O | 中斷輸出 |
| 23 | SEL_CSB | I | SPI片選，2線時用于從地址選擇 |
| 24 | SDA_SI | I/O | SPI串行數據輸入，2線時為串行數據輸入/輸出 |
| 25 | SCL_SCK | I | SPI串行時鐘輸入，2線時為串行時鐘輸入 |
| 26 | EDA | I/O | EEPROM SDA |
| 27 | ECL | O | EEPROM SCL |
| 28 | NC | - | 無連接 |
4.3 引腳使用注意事項
- 在AVDD和DVDD與地之間使用1.0μF電容器，并將PVDD端子懸空。
- 當DVDD_EXT = “H”時，DVDD引腳可以連接到外部1.8V電源。
- 使用10kΩ電阻上拉ECL、EDA和INT引腳。如果不使用外部EEPROM，ECL和EDA引腳可以直接接地。
- 在T4和地之間連接一個0.1μF電容器，T1、T2和T3引腳應連接到地。
- 使用2線串行接口時，通過10kΩ電阻上拉SCL_SCK和SDA_SI引腳，并將SO引腳懸空。
- RSTB引腳應保持低電平，直到電源電壓VDD上升并達到穩(wěn)定水平。
- INT引腳的極性可以通過寄存器0x30進行編程設置。
- 正常使用時，將CLK_EXT連接到地。
- 在測試模式下，INT端子用作輸入引腳。
五、電氣特性
5.1 絕對最大額定值
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|
| 電源電壓 | VDD | -0.3 - +4.5 | V | |
| 輸入電壓 | VIN | -0.3 - VDD + 0.3 | V | |
| 功率耗散（BU21023GUL） | Pd | 0.83（注1） | W | |
| 功率耗散（BU21023MUV） | Pd | 0.70（注2） | W | |
| 存儲溫度范圍 | Tstg | -50 - +125 | °C |
注1：當環(huán)境溫度超過25°C時，每升高1°C，功率耗散降低8.30mW。使用50mm x 58mm的PCB進行測量。 注2：當環(huán)境溫度超過25°C時，每升高1°C，功率耗散降低7.04mW。使用74.2x74.2x1.6t mm的1層PCB進行測量。
5.2 推薦工作條件
| 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 電源電壓 | VDD | 2.70 | 3.00 | 3.60 | V | |
| 數字核心電源 | DVDD | 1.62 | 1.80 | 1.98 | V | DVDD_EXT = H |
| 工作溫度范圍 | Topr | -20 | +25 | +85 | °C |
5.3 電氣特性（Ta = 25°C，VDD = 3.00V）
| 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 低電平輸入電壓 | VIL | -0.5 | - | 0.2xVDD | V | |
| 高電平輸入電壓 | VIH | 0.8xVDD | - | VDD + 0.5 | V | |
| 低電平輸出電壓 | VOL | - | - | 0.4 | V | |
| 高電平輸出電壓 | VOH | VDD - 0.4 | - | - | V | |
| 待機電流 | IST | - | - | 1 | μA | RSTB = L |
| 睡眠電流1 | ICC1 | - | 60 | 100 | μA | DVDD_EXT = L |
| 睡眠電流2 | ICC2 | - | 10 | 20 | μA | DVDD_EXT = H |
| 工作電流 | IDD | - | 4 | 6 | mA | 無負載 |
| 振蕩頻率 | Freq | 18 | 20 | 22 | MHz | |
| 分辨率 | Ad | 1024x1024 | - | - | Bit | |
| 差分非線性誤差 | DNL | -3.0 | - | +3.0 | LSB | |
| 積分非線性誤差 | INL | -3.0 | - | +3.0 | LSB |
六、接口模式
6.1 4線SPI接口模式
| 當IFSEL引腳接地時，選擇SPI接口。相關參數如下： | 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CSB建立時間 | t1 | 30 | - | - | ns | ||
| SCK “H”電平周期 | t2 | 30 | - | - | ns | ||
| SCK “L”電平周期 | t3 | 30 | - | - | ns | ||
| SI建立時間 | t4 | 20 | - | - | ns | ||
| SI保持時間 | t5 | 20 | - | - | ns | ||
| CSB保持時間 | t6 | 20 | - | - | ns | ||
| CSB “H”電平時間 | t7 | 50 | - | - | ns | ||
| 數據輸出延遲時間 | t8 | 15 | - | - | ns | ||
| SCK頻率 | t9 | 15 | - | - | MHz |
6.2 2線串行接口模式
2線串行模式提供了類似I2C的接口，但不完全符合I2C規(guī)范。BU21023MUV/BU21023GUL設備可以與其他I2C設備在同一總線上共存。從地址由SEL_CSB引腳決定：
- SEL_CSB = “L”：從地址 = 5Ch
- SEL_CSB = “H”：從地址 = 5Dh
| 相關參數如下： | 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SCL時鐘頻率 | fSCL | 0 | - | 400 | kHz | ||
| 起始條件保持時間 | tHD:STA | 0.6 | - | - | μs | ||
| SCL “L”電平寬度 | tLOW | 1.3 | - | - | μs | ||
| SCL “H”電平寬度 | tHIGH | 0.6 | - | - | μs | ||
| 數據保持時間 | tHD:DAT | 0.1 | - | - | μs | ||
| 數據建立時間 | tSU:DAT | 0.1 | - | - | μs | ||
| 停止條件建立時間 | tSU:STO | 0.6 | - | - | μs |
七、EEPROM接口
| BU21023控制器包含一個EEPROM接口，用于固件下載。EEPROM的設備地址通過寄存器0x51（EEPROM_ADDR）設置。相關參數如下： | 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SCL時鐘頻率 | fSCL | 270 | 310 | 350 | kHz | ||
| 起始保持時間 | tHD:STA | 0.7 | - | 0.9 | μs | ||
| SCL “L”寬度 | tLOW | 1.4 | - | 1.8 | μs | ||
| SCL “H”寬度 | tHIGH | 1.4 | - | 1.8 | μs | ||
| 數據保持時間 | tHD:DAT | 0.7 | - | 0.9 | μs | ||
| 數據建立時間 | tSU:DAT | 0.7 | - | 0.9 | μs | ||
| 停止建立時間 | tSU:STO | 0.7 | - | 0.9 | μs |
需要注意的是，該IC不支持寫命令，僅支持讀命令。
八、應用示例
8.1 4線SPI接口應用電路
在使用4線SPI接口時，將SO端子下拉到地。同時，在下載固件時，將ECL/EDA端子連接到地；如果使用外部EEPROM，將ECL和EDA引腳通過10kΩ電阻上拉到VDD。此外，在每個傳感器線上插入TVS二極管或齊納二極管，以增強對ESD的抵抗能力，并將INT端子上拉到VDD或主機IO電壓（最大4.5V）。
8.2 2線串行接口應用電路
使用2線串行接口時，將INT、SCL_SCK和SDA_SI端子上拉到VDD或主機IO電壓（最大4.5V）。同樣，在下載固件時，將ECL/EDA端子連接到地；如果使用外部EEPROM，將ECL和EDA引腳通過10kΩ電阻上拉到V
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