ROHM BU21029MUV：4线电阻式触摸屏控制器的技术解析

在当今数字化的时代，触摸屏技术已经广泛应用于各种电子设备中。ROHM的BU21029MUV 4线电阻式触摸屏控制器，凭借其独特的功能和特性，在触摸屏控制领域占据了一席之地。本文将对BU21029MUV进行详细的技术解析，帮助电子工程师更好地了解和应用这款产品。

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一、产品概述

与大多数电阻式触摸屏控制器不同，BU21029MUV能够生成支持双触摸检测的数据，主机处理器可以利用这些数据检测单点和双点坐标。它集成了12位SAR A/D转换器、时钟振荡器、上电复位电路和LDO稳压器，采用1.65 - 3.60V单电源供电。

二、产品特性

1. 触摸检测功能：支持标准4线电阻式触摸屏的单点和双点触摸检测。
2. 接口特性：采用类I2C接口与主机处理器进行通信，方便集成。
3. 分辨率：具备12位分辨率，能够提供较为精确的坐标数据。
4. 电源管理：支持单1.65V至3.60V电源供电，具有上电复位和自动掉电控制功能，可有效降低功耗。
5. 内置电路：内置时钟振荡器电路，无需外部时钟源。

三、关键规格参数

电源与温度

• 电源电压范围为1.65V - 3.60V。
• 工作温度范围是 -20℃ - 85℃。

电流参数

• 待机电流典型值为0.8mA。
• 睡眠电流最大值为1.0μA。
• 工作电流典型值为100μA。

分辨率

坐标分辨率为12位。

封装

采用VQFN020V4040封装，尺寸为4.00mm x 4.00mm x 1.00mm。

四、引脚配置与描述

引脚配置

BU21029MUV共有20个引脚，包括系统复位引脚（RSTB）、电源引脚（VDD、PVDD等）、接地引脚（GND、PGND）、数据通信引脚（SDA、SCL）和触摸输入引脚（XP、YP、XN、YN）等。

引脚描述

不同引脚具有不同的功能，例如：

• RSTB：系统复位引脚，低电平有效。若不使用主机处理器控制该引脚，可将其连接到VDD。
• SDA和SCL：用于与主机处理器进行I2C通信，需要外接大于2.2kΩ的上拉电阻。
• INT：中断输出引脚，低电平有效，当检测到触摸屏触摸时，会向主机处理器发送中断信号。

五、工作模式与控制流程

工作模式

BU21029MUV有命令模式和自动模式两种工作模式。

• 命令模式：设备完全在主机处理器的控制下运行。主机处理器需要在有触摸压力时控制BU21029MUV，通过发送命令获取触摸数据。这种模式下，主机接口在触摸压力存在期间的处理更为活跃。
• 自动模式：BU21029MUV自动采集所有检测到的触摸和压力数据。当检测到触摸压力完成后，会发送第一个数据的中断信号。由于设备会自动采集数据，主机处理器无需控制触摸屏。但在这种模式下，可能会因触摸屏抖动噪声、电源噪声等导致触摸检测停止，因此主机处理器应定期发送命令 (CF = 0000) 来刷新设备。

控制流程

无论是哪种模式，若要使用双点检测功能，都需要对相关电路进行校准。校准过程包括通过主机处理器发送命令 (CF = 0101) ，并在电源开启后初始化每个寄存器。同时，在进行参数校准后，需要启用IC的中断信号。

六、通信协议

地址字节

2线接口的从地址的高7位固定为“100000”，最后一位由“AD0”输入决定，可选择“40h”或“41h”。地址字节的最后一位为READ/WRITE位，1表示读操作，0表示写操作。

命令字节

命令字节决定了BU21029MUV的操作。主机处理器通过设置CID（D7）为1来启动转换功能，设置为0来进行寄存器访问。不同的CF值对应不同的转换功能，例如：

• (CF = 0000) ：自动扫描模式，设备会周期性自动扫描屏幕并在检测到触摸时转换数据。
• (CF = 0101) ：校准模式，用于校准双触摸检测的参数。

读写周期

• 写周期：主机首先发送地址字节，控制器接收有效地址字节后会发送确认信号，主机在收到确认信号后可发送命令或数据。
• 读周期：选择读模式时，BU21029MUV会发送数据字节并附带确认信号，主机根据收到的最后一个命令字节决定接收的是转换结果还是寄存器值。

七、双坐标转换

主机处理器通过处理BU21029MUV输出的数据，将双触摸的触摸位置转换为坐标。不同命令下输出的数据不同，主机处理器需通过I2C进行突发读取来获取数据。双坐标转换的流程包括获取所有数据、判断触摸点数、计算2点距离以及转换坐标等步骤。

八、寄存器描述

BU21029MUV包含多个寄存器，每个寄存器具有不同的功能和设置位。例如：

• CFR0寄存器：用于设置双触摸检测校准的内部参数和INT状态。
• CFR1寄存器：用于设置中值平均滤波器和转换样本数。
• CFR2寄存器：用于设置转换完成与下一次转换开始之间的等待时间以及施加电压到面板与A/D转换开始之间的等待时间。

九、使用注意事项

电源相关

• 避免电源反接，可在电源和IC电源端子之间安装外部二极管进行保护。
• 设计PCB布局时，要提供低阻抗的电源线，分离数字和模拟块的接地和电源线，防止噪声干扰。

接地问题

• 确保任何时候引脚电压不低于接地引脚电压。
• 分别布线小信号和大电流接地迹线，并在应用板的参考点连接到单个接地，以减少小信号接地的波动。

热考虑

• 若功率耗散超过额定值，芯片温度升高可能导致性能下降。可通过增加板尺寸和铜面积来防止超过Pd额定值。

其他注意事项

• 避免在强电磁场环境下使用IC，防止其发生故障。
• 测试IC时，避免直接将电容连接到低阻抗输出引脚，每次操作后要完全放电。
• 安装IC时要确保方向和位置正确，避免引脚短路。
• 未使用的输入端子应连接到电源或接地线。

ROHM的BU21029MUV 4线电阻式触摸屏控制器为电子工程师提供了一个功能强大且可靠的触摸屏控制解决方案。通过深入了解其特性、工作模式、通信协议和使用注意事项，工程师可以更好地将其应用于各种电子设备中，实现高效、准确的触摸屏控制。你在使用类似的触摸屏控制器时，是否也遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。