True Touch di Cypress (Infineon Technologies) IV Generazione

Migliore riduzione del rumore, maggiore accuratezza e linearità, supporto per multi-touch e mouseovering nei dispositivi True Touch Gen4.

Soluzioni touch-screen sono presenti oggi in quasi ogni tipo di dispositivo, dai telefoni cellulari ai tablet e ai notebook, passando per navigatori GPS, player portatili, camere digitali ed e-reader. Cypress (che a partire dall'aprile 2020 è stata acquisita da Infineon Technologies) è da sempre leader in tale segmento di mercato grazie alle soluzioni CapSense e True Touch, entrambe per schermi di tipo capacitivo e basate sull’architettura proprietaria PSoC. I dispositivi True Touch, in particolare, adottano la tecnologia a capacità proiettata, una variante degli schermi capacitivi tradizionali che impiega un reticolo di elettrodi disposti a mò di righe e colonne tra piani di vetro. Nell’ambito di questa serie di prodotti, Cypress (Infineon) ha annunciato la disponibilità della quarta generazione di controller (Figura 1). Con essa l’azienda risponde prontamente alle richieste più recenti del mercato che vanno nella direzione di sistemi leggeri e sottili, a bassa dissipazione di potenza ma caratterizzati da prestazioni di punta, in termini ad esempio di risoluzione (così da supportare pennini di spessore fino a 1 mm) o reiezione del rumore (così da poter essere alimentati anche mediante caricabatteria da porta USB di basso costo od operare in presenza di sorgenti RF per connettività wireless). John Carey, direttore marketing per i prodotti True Touch presso Cypress (Infineon), ha fatto il punto sulle caratteristiche principali dei dispositivi dalle colonne di EE Times Design [1]. Rivediamo insieme i punti salienti.

Figura 1: True Touch Gen4 : l’innovazione continua nei controller touch-sensitive.

Figura 1: True Touch Gen4, l’innovazione continua nei controller touch-sensitive

PIÙ POTENZA DI CALCOLO E MENO CONSUMI

Uno degli elementi distintivi, dal punto di vista architetturale, della quarta serie di controller True Touch di Cypress (Infineon) è certamente l’adozione di una CPU Cortex M0 che, grazie alla potenza di calcolo resa disponibile e al parallelismo interno a 32 bit, migliora le prestazioni nell’elaborazione digitale del segnale, supportando così applicazioni di scansione del pannello touch-sensitive fino a 400 Hz. I dispositivi True Touch sono, inoltre, supportati dai principali sistemi operativi più diffusi sul mercato, incluso Android. L’aumentata capacità di calcolo consente, inoltre, quasi paradossalmente, di ridurre anche i consumi, in quanto il dispositivo può essere forzato in sleep-mode più spesso e per più tempo; la stessa potenza attiva del controller è stata del resto ridotta a soli 1.9 mW mentre quella in sleep è addirittura di soli 1.8 uW. Altro aspetto interessante è poi la possibilità di risvegliare il dispositivo mediante un semplice accesso via I2C o SPI, con una significativa riduzione dei tempi di ripresa dell’operatività. Altro aspetto fondamentale è la riduzione del rumore. Per questo, la soluzione True Touch di Cypress (Infineon)si basa su due tecnologie proprietarie: Charger Armor e Display Armor. La prima mira a ridurre il rumore introdotto dai caricabatteria. Nelle normali condizioni di lavoro dei moderni sistemi, i controller touch-screen devono essere in grado di rilevare variazioni di carica di pochi pico-coulomb in presenza di un rumore di fondo in AC di 40 Vpp.

I dispositivi True Touch sono ovviamente compatibili con le raccomandazioni EN in merito ma, oltre ciò, grazie alla tecnologia Charger Armor, riescono a operare correttamente anche in presenza di rumore maggiore fino a 20 volte e oltre i valori standard. La tecnologia è di tipo adattativo, basata su metodi come filtri non-lineari e hooping in frequenza di tipo adattivo, e interviene quando il rumore supera una soglia definita. La tecnologia Display Armor mira, invece, a ridurre il rumore intrinseco degli schermi LCD; nel caso dei pannelli con alimentazione in AC dell’elettrodo comune, ad esempio, tale rumore è tipicamente centrato intorno a 0-30 kHz e con intensità da 500 mVpp a 3 Vpp. In questo caso, le soluzioni tradizionali impiegano un layer di materiale isolante o prevedono una separazione in area (di circa 0.3 mm) con la sezione touch-sensitive, ma ciò aumenta lo spessore dei dispositivi e ne incrementa i costi. La tecnologia Display Armor, invece, adotta due diversi metodi per ridurre il rumore intrinseco dello schermo, che includono algoritmi decisionali avanzati per la discriminazione del segnale dal rumore di fondo e tecniche di rilevamento del rumore stesso alla sorgente così da eseguire la scansione nei momenti e nelle condizioni il "più pulite" possibili. Entrambi i metodi sono implementati in hardware senza overhead addizionale per la CPU. Non richiedendo ulteriori accorgimenti, gli schermi True Touch con tecnologia Display Armor di Cypress (Infineon) consentono così di lavorare con tutti i tipi di stack-up per schermi capacitivi, incluse le configurazioni direct lamination, in-cell e on-cell (Figura 2).

Figura 2: i dispositivi True Touch Gen4 supportano configurazioni in-cell e on-cell oltre a quella direct lamination

Figura 2: i dispositivi True Touch Gen4 supportano configurazioni in-cell e on-cell oltre a quella direct lamination

MIGLIORE PRECISIONE E ACCURATEZZA

I dispositivi True Touch sono ad oggi gli unici controller sul mercato in grado di supportare entrambe le misure della capacità mutua e dell’auto-capacità del pannello, commutando dinamicamente tra le due modalità. La capacità mutua è la capacità del condensatore equivalente presente in corrispondenza dell’intersezione di righe e colonne della matrice sensibile dello schermo. L’auto-capacità è, invece, la capacità di ogni singolo elettrodo orizzontale e verticale. La misura della capacità mutua assicura una misura più precisa della posizione e rende disponibile una funzionalità multi-touch ma è meno immune al rumore; la misura dell’auto- capacità, invece, produce un segnale più ampio per una migliore sensibilità. Nel caso di pannelli touch-sensitive, l’accuratezza è definita come la capacità del controller di riportare la posizione di un oggetto il più fedelmente possibile rispetto alla posizione attuale del suo centro. La linearità è, invece, la misura della capacità di seguire correttamente la traccia delle varie posizioni nel tempo dell’oggetto sullo schermo. I controller True Touch, grazie alle tecnologie proprietarie di misura di capacità mutua e auto-capacità del pannello, offrono prestazioni di punta in termini di linearità e accuratezza, consentendo, ad esempio, di lavorare con pennini di spessore di solo 1 mm o in presenza di acqua sullo schermo (per applicazioni con restrizioni IP-67). Essi supportano allo stesso modo applicazioni di mouseovering per sistemi 3D di nuova concezione.

FACILITÀ DI UTILIZZO E RIDUZIONE DEI COSTI

Tutte le caratteristiche descritte in precedenza concorrono certamente a determinare una riduzione dei costi complessivi di adozione della tecnologia touch-sensitive all’interno dei propri sistemi. E se si cercano soluzioni meno performanti ma ancora più economiche, le serie Gen3 e Gen2 di dispositivi True Touch rappresentano ancora una soluzione degna di nota, l’ultima, in particolare, soprattutto come interessante alternativa agli schermi di tipo capacitivo. In generale, la famiglia True Touch di Cypress (Infineon) include (vedi la tabella in Figura 3) dispositivi diversi per applicazioni con risoluzioni dello schermo che vanno da 1.5” a 12” e con numero di I/O da 31 a 60. Tutti i dispositivi condividono poi lo stesso ambiente di sviluppo True Touch Host Emulator (TTHE) così da consentire una più agevole migrazione tra le diverse serie.

Figura 3: la famiglia di controller True Touch, a ognuno il suo.

Figura 3: la famiglia di controller True Touch, a ognuno il suo

 

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