ROHM BU21023GUL/MUV电阻式触摸屏控制器IC技术解析

在如今的电子设备中，触摸屏技术的应用越来越广泛。电阻式触摸屏控制器作为其中的关键部件，对于实现精准的触摸操作起着至关重要的作用。ROHM公司的BU21023GUL和BU21023MUV电阻式触摸屏控制器IC，以其独特的功能和性能，在市场上具有一定的竞争力。今天，我们就来详细解析一下这两款控制器IC。

文件下载：BU21023MUV-E2.pdf

一、产品概述

1.1 产品特点

与大多数电阻式触摸屏控制器不同，BU21023系列支持4线电阻式触摸屏，能够实现双触摸检测和手势识别功能。这意味着在一些原本只能依赖电容式触摸技术才能实现的平移和缩放操作的应用中，现在使用电阻式触摸屏也可以轻松实现。而且，电阻式触摸屏无需定制屏幕开发，大大降低了开发成本，缩短了产品上市时间。

1.2 封装形式

• BU21023GUL采用VCSP50L2封装，尺寸为2.60mm x 2.60mm x 0.55mm（典型值）。
• BU21023MUV采用VQFN028V5050封装，尺寸为5.00mm x 5.00mm x 1.00mm（典型值）。

1.3 应用领域

适用于智能手机、数码相机、摄像机、GPS接收器、打印机、复印机、汽车导航屏幕、触摸亭、平板电脑、笔记本电脑以及带有USB接口的LCD显示器等产品。

二、技术特性

2.1 触摸功能

• 单触摸、双触摸及手势识别：通过标准的4线电阻式触摸屏，能够实现单触摸、双触摸检测以及多种手势识别，如捏合、展开、左旋转和右旋转等手势，为用户带来更加丰富的交互体验。
• 触摸检测阈值可调：可以根据具体应用对触摸检测阈值进行调整，从而实现对压力灵敏度的精细调节。
• 单点触摸压力测量：能够测量单点触摸的压力，为一些需要压力反馈的应用提供支持。

2.2 接口特性

• SPI和2线串行接口：提供4线SPI和2线串行接口，方便与主机处理器进行通信，实现数据的传输和控制。
• 可编程中断极性：INT引脚的极性可以通过寄存器进行编程设置，方便根据不同的应用需求进行调整。

2.3 其他特性

• 10位ADC：提供足够的分辨率，能够准确地处理手指或触控笔的输入信号。
• 固件下载：内部CPU的固件可以从主机处理器或外部EEPROM下载，方便进行程序的更新和升级。
• 滤波选项：内置滤波功能，能够消除虚假坐标，提高触摸检测的准确性。
• 智能校准支持：支持智能校准功能，并且可以轻松交换X和Y坐标，适应不同的触摸屏连接方式。
• 单3V电源供电：采用单3V电源供电，简化了电源设计，降低了功耗。

三、关键规格对比

参数	BU21023GUL	BU21023MUV
屏幕	4线电阻式触摸屏	4线电阻式触摸屏
最大检测点数	2	2
集成滤波处理	是	是
手势检测	是	是
供电电压范围（V）	2.7 - 3.6	2.7 - 3.6
温度范围（°C）	-20 - +85	-20 - +85
主机接口	4线SPI、2线串行	4线SPI、2线串行
封装	VCSP50L2	VQFN028V5050

四、引脚配置与说明

4.1 BU21023GUL引脚配置

编号	引脚名称	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	测试引脚
A2	PVDD	O	调节器输出（用于提供屏幕电压）
B3	AVDD	O	调节器输出（用于提供模拟模块电压）
B4	DVDD_EXT	I	数字电压使能（H = 高阻态，L = DVDD使能）
A4	VDD	-	电源电压
A5	VSS	-	接地
C3	RSTB	I	硬件复位
B5	CLK_EXT	I	为调试提供外部时钟
C4	T1	I	测试引脚
C5	T2	I	测试引脚
D4	T3	I	测试引脚
D5	IFSEL	I	接口选择引脚（L = SPI，H = 2线串行）
D3	SO	O	SPI串行数据输出，2线时无功能
E5	INT	O	中断输出
D2	SEL_CSB	I	SPI片选，2线时用于从地址选择
E4	SDA_SI	I/O	SPI串行数据输入，2线时为串行数据输入/输出
E3	SCL_SCK	I	SPI串行时钟输入，2线时为串行时钟输入
E2	EDA	I/O	EEPROM SDA
E1	ECL	O	EEPROM SCL

4.2 BU21023MUV引脚配置

编号	引脚名称	I/O	功能
1	NC	-	无连接
2	NC	-	无连接
3	NC	-	无连接
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	调节器输出（用于提供屏幕电压）
10	AVDD	O	调节器输出（用于提供模拟模块电压）
11	DVDD	I/O	调节器输出（用于提供数字模块电压）或提供数字电压
12	DVDD_EXT	I	数字电压使能（H = 高阻态，L = DVDD使能）
13	VDD	-	电源电压
14	VSS	-	接地
15	RSTB	I	硬件复位
16	CLK_EXT	I	为调试提供外部时钟
17	T1	I	测试引脚
18	T2	I	测试引脚
19	T3	I	测试引脚
20	IFSEL	I	接口选择引脚（L = SPI，H = 2线串行）
21	SO	O	SPI串行数据输出，2线时无功能
22	INT	O	中断输出
23	SEL_CSB	I	SPI片选，2线时用于从地址选择
24	SDA_SI	I/O	SPI串行数据输入，2线时为串行数据输入/输出
25	SCL_SCK	I	SPI串行时钟输入，2线时为串行时钟输入
26	EDA	I/O	EEPROM SDA
27	ECL	O	EEPROM SCL
28	NC	-	无连接

4.3 引脚使用注意事项

• 在AVDD和DVDD与地之间使用1.0µF电容器，并将PVDD端子悬空。
• 当DVDD_EXT = “H”时，DVDD引脚可以连接到外部1.8V电源。
• 使用10kΩ电阻上拉ECL、EDA和INT引脚。如果不使用外部EEPROM，ECL和EDA引脚可以直接接地。
• 在T4和地之间连接一个0.1µF电容器，T1、T2和T3引脚应连接到地。
• 使用2线串行接口时，通过10kΩ电阻上拉SCL_SCK和SDA_SI引脚，并将SO引脚悬空。
• RSTB引脚应保持低电平，直到电源电压VDD上升并达到稳定水平。
• INT引脚的极性可以通过寄存器0x30进行编程设置。
• 正常使用时，将CLK_EXT连接到地。
• 在测试模式下，INT端子用作输入引脚。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

参数	符号	额定值	单位	条件
电源电压	VDD	-0.3 - +4.5	V
输入电压	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
存储温度范围	Tstg	-50 - +125	°C

注1：当环境温度超过25°C时，每升高1°C，功率耗散降低8.30mW。使用50mm x 58mm的PCB进行测量。 注2：当环境温度超过25°C时，每升高1°C，功率耗散降低7.04mW。使用74.2x74.2x1.6t mm的1层PCB进行测量。

5.2 推荐工作条件

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
电源电压	VDD	2.70	3.00	3.60	V
数字核心电源	DVDD	1.62	1.80	1.98	V	DVDD_EXT = H
工作温度范围	Topr	-20	+25	+85	°C

5.3 电气特性（Ta = 25°C，VDD = 3.00V）

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
低电平输入电压	VIL	-0.5	-	0.2xVDD	V
高电平输入电压	VIH	0.8xVDD	-	VDD + 0.5	V
低电平输出电压	VOL	-	-	0.4	V
高电平输出电压	VOH	VDD - 0.4	-	-	V
待机电流	IST	-	-	1	µA	RSTB = L
睡眠电流1	ICC1	-	60	100	µA	DVDD_EXT = L
睡眠电流2	ICC2	-	10	20	µA	DVDD_EXT = H
工作电流	IDD	-	4	6	mA	无负载
振荡频率	Freq	18	20	22	MHz
分辨率	Ad	1024x1024	-	-	Bit
差分非线性误差	DNL	-3.0	-	+3.0	LSB
积分非线性误差	INL	-3.0	-	+3.0	LSB

六、接口模式

6.1 4线SPI接口模式

当IFSEL引脚接地时，选择SPI接口。相关参数如下：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
CSB建立时间	t1	30	-	-	ns
SCK “H”电平周期	t2	30	-	-	ns
SCK “L”电平周期	t3	30	-	-	ns
SI建立时间	t4	20	-	-	ns
SI保持时间	t5	20	-	-	ns
CSB保持时间	t6	20	-	-	ns
CSB “H”电平时间	t7	50	-	-	ns
数据输出延迟时间	t8	15	-	-	ns
SCK频率	t9	15	-	-	MHz

6.2 2线串行接口模式

2线串行模式提供了类似I2C的接口，但不完全符合I2C规范。BU21023MUV/BU21023GUL设备可以与其他I²C设备在同一总线上共存。从地址由SEL_CSB引脚决定：

• SEL_CSB = “L”：从地址 = 5Ch
• SEL_CSB = “H”：从地址 = 5Dh

相关参数如下：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
SCL时钟频率	fSCL	0	-	400	kHz
起始条件保持时间	tHD:STA	0.6	-	-	µs
SCL “L”电平宽度	tLOW	1.3	-	-	µs
SCL “H”电平宽度	tHIGH	0.6	-	-	µs
数据保持时间	tHD:DAT	0.1	-	-	µs
数据建立时间	tSU:DAT	0.1	-	-	µs
停止条件建立时间	tSU:STO	0.6	-	-	µs

七、EEPROM接口

BU21023控制器包含一个EEPROM接口，用于固件下载。EEPROM的设备地址通过寄存器0x51（EEPROM_ADDR）设置。相关参数如下：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	条件
SCL时钟频率	fSCL	270	310	350	kHz
起始保持时间	tHD:STA	0.7	-	0.9	µs
SCL “L”宽度	tLOW	1.4	-	1.8	µs
SCL “H”宽度	tHIGH	1.4	-	1.8	µs
数据保持时间	tHD:DAT	0.7	-	0.9	µs
数据建立时间	tSU:DAT	0.7	-	0.9	µs
停止建立时间	tSU:STO	0.7	-	0.9	µs

需要注意的是，该IC不支持写命令，仅支持读命令。

八、应用示例

8.1 4线SPI接口应用电路

在使用4线SPI接口时，将SO端子下拉到地。同时，在下载固件时，将ECL/EDA端子连接到地；如果使用外部EEPROM，将ECL和EDA引脚通过10kΩ电阻上拉到VDD。此外，在每个传感器线上插入TVS二极管或齐纳二极管，以增强对ESD的抵抗能力，并将INT端子上拉到VDD或主机IO电压（最大4.5V）。

8.2 2线串行接口应用电路

使用2线串行接口时，将INT、SCL_SCK和SDA_SI端子上拉到VDD或主机IO电压（最大4.5V）。同样，在下载固件时，将ECL/EDA端子连接到地；如果使用外部EEPROM，将ECL和EDA引脚通过10kΩ电阻上拉到V