ROHM BU21029MUV：4線電阻式觸摸屏控制器的技術(shù)解析

在當(dāng)今數(shù)字化的時代，觸摸屏技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。ROHM的BU21029MUV 4線電阻式觸摸屏控制器，憑借其獨特的功能和特性，在觸摸屏控制領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。本文將對BU21029MUV進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)解析，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

與大多數(shù)電阻式觸摸屏控制器不同，BU21029MUV能夠生成支持雙觸摸檢測的數(shù)據(jù)，主機(jī)處理器可以利用這些數(shù)據(jù)檢測單點和雙點坐標(biāo)。它集成了12位SAR A/D轉(zhuǎn)換器、時鐘振蕩器、上電復(fù)位電路和LDO穩(wěn)壓器，采用1.65 - 3.60V單電源供電。

二、產(chǎn)品特性

1. 觸摸檢測功能：支持標(biāo)準(zhǔn)4線電阻式觸摸屏的單點和雙點觸摸檢測。
2. 接口特性：采用類I2C接口與主機(jī)處理器進(jìn)行通信，方便集成。
3. 分辨率：具備12位分辨率，能夠提供較為精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
4. 電源管理：支持單1.65V至3.60V電源供電，具有上電復(fù)位和自動掉電控制功能，可有效降低功耗。
5. 內(nèi)置電路：內(nèi)置時鐘振蕩器電路，無需外部時鐘源。

三、關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

電源與溫度

• 電源電壓范圍為1.65V - 3.60V。
• 工作溫度范圍是 -20℃ - 85℃。

電流參數(shù)

• 待機(jī)電流典型值為0.8mA。
• 睡眠電流最大值為1.0μA。
• 工作電流典型值為100μA。

分辨率

坐標(biāo)分辨率為12位。

封裝

采用VQFN020V4040封裝，尺寸為4.00mm x 4.00mm x 1.00mm。

四、引腳配置與描述

引腳配置

BU21029MUV共有20個引腳，包括系統(tǒng)復(fù)位引腳（RSTB）、電源引腳（VDD、PVDD等）、接地引腳（GND、PGND）、數(shù)據(jù)通信引腳（SDA、SCL）和觸摸輸入引腳（XP、YP、XN、YN）等。

引腳描述

不同引腳具有不同的功能，例如：

• RSTB：系統(tǒng)復(fù)位引腳，低電平有效。若不使用主機(jī)處理器控制該引腳，可將其連接到VDD。
• SDA和SCL：用于與主機(jī)處理器進(jìn)行I2C通信，需要外接大于2.2kΩ的上拉電阻。
• INT：中斷輸出引腳，低電平有效，當(dāng)檢測到觸摸屏觸摸時，會向主機(jī)處理器發(fā)送中斷信號。

五、工作模式與控制流程

工作模式

BU21029MUV有命令模式和自動模式兩種工作模式。

• 命令模式：設(shè)備完全在主機(jī)處理器的控制下運行。主機(jī)處理器需要在有觸摸壓力時控制BU21029MUV，通過發(fā)送命令獲取觸摸數(shù)據(jù)。這種模式下，主機(jī)接口在觸摸壓力存在期間的處理更為活躍。
• 自動模式：BU21029MUV自動采集所有檢測到的觸摸和壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到觸摸壓力完成后，會發(fā)送第一個數(shù)據(jù)的中斷信號。由于設(shè)備會自動采集數(shù)據(jù)，主機(jī)處理器無需控制觸摸屏。但在這種模式下，可能會因觸摸屏抖動噪聲、電源噪聲等導(dǎo)致觸摸檢測停止，因此主機(jī)處理器應(yīng)定期發(fā)送命令 (CF = 0000) 來刷新設(shè)備。

控制流程

無論是哪種模式，若要使用雙點檢測功能，都需要對相關(guān)電路進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程包括通過主機(jī)處理器發(fā)送命令 (CF = 0101) ，并在電源開啟后初始化每個寄存器。同時，在進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)后，需要啟用IC的中斷信號。

六、通信協(xié)議

地址字節(jié)

2線接口的從地址的高7位固定為“100000”，最后一位由“AD0”輸入決定，可選擇“40h”或“41h”。地址字節(jié)的最后一位為READ/WRITE位，1表示讀操作，0表示寫操作。

命令字節(jié)

命令字節(jié)決定了BU21029MUV的操作。主機(jī)處理器通過設(shè)置CID（D7）為1來啟動轉(zhuǎn)換功能，設(shè)置為0來進(jìn)行寄存器訪問。不同的CF值對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)換功能，例如：

• (CF = 0000) ：自動掃描模式，設(shè)備會周期性自動掃描屏幕并在檢測到觸摸時轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
• (CF = 0101) ：校準(zhǔn)模式，用于校準(zhǔn)雙觸摸檢測的參數(shù)。

讀寫周期

• 寫周期：主機(jī)首先發(fā)送地址字節(jié)，控制器接收有效地址字節(jié)后會發(fā)送確認(rèn)信號，主機(jī)在收到確認(rèn)信號后可發(fā)送命令或數(shù)據(jù)。
• 讀周期：選擇讀模式時，BU21029MUV會發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)并附帶確認(rèn)信號，主機(jī)根據(jù)收到的最后一個命令字節(jié)決定接收的是轉(zhuǎn)換結(jié)果還是寄存器值。

七、雙坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

主機(jī)處理器通過處理BU21029MUV輸出的數(shù)據(jù)，將雙觸摸的觸摸位置轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)。不同命令下輸出的數(shù)據(jù)不同，主機(jī)處理器需通過I2C進(jìn)行突發(fā)讀取來獲取數(shù)據(jù)。雙坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的流程包括獲取所有數(shù)據(jù)、判斷觸摸點數(shù)、計算2點距離以及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)等步驟。

八、寄存器描述

BU21029MUV包含多個寄存器，每個寄存器具有不同的功能和設(shè)置位。例如：

• CFR0寄存器：用于設(shè)置雙觸摸檢測校準(zhǔn)的內(nèi)部參數(shù)和INT狀態(tài)。
• CFR1寄存器：用于設(shè)置中值平均濾波器和轉(zhuǎn)換樣本數(shù)。
• CFR2寄存器：用于設(shè)置轉(zhuǎn)換完成與下一次轉(zhuǎn)換開始之間的等待時間以及施加電壓到面板與A/D轉(zhuǎn)換開始之間的等待時間。

九、使用注意事項

電源相關(guān)

• 避免電源反接，可在電源和IC電源端子之間安裝外部二極管進(jìn)行保護(hù)。
• 設(shè)計PCB布局時，要提供低阻抗的電源線，分離數(shù)字和模擬塊的接地和電源線，防止噪聲干擾。

接地問題

• 確保任何時候引腳電壓不低于接地引腳電壓。
• 分別布線小信號和大電流接地跡線，并在應(yīng)用板的參考點連接到單個接地，以減少小信號接地的波動。

熱考慮

• 若功率耗散超過額定值，芯片溫度升高可能導(dǎo)致性能下降。可通過增加板尺寸和銅面積來防止超過Pd額定值。

其他注意事項

• 避免在強(qiáng)電磁場環(huán)境下使用IC，防止其發(fā)生故障。
• 測試IC時，避免直接將電容連接到低阻抗輸出引腳，每次操作后要完全放電。
• 安裝IC時要確保方向和位置正確，避免引腳短路。
• 未使用的輸入端子應(yīng)連接到電源或接地線。

ROHM的BU21029MUV 4線電阻式觸摸屏控制器為電子工程師提供了一個功能強(qiáng)大且可靠的觸摸屏控制解決方案。通過深入了解其特性、工作模式、通信協(xié)議和使用注意事項，工程師可以更好地將其應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的觸摸屏控制。你在使用類似的觸摸屏控制器時，是否也遇到過一些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。