Touchscreen ‘senza limiti’

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 21 ottobre 2009

Atmel rende disponibili i chip mXT224, controller in grado di abilitare il riconoscimento preciso di molteplici tocchi sui display a sfioramento. Smartphone e telefonini sono i primi mercati indirizzati

Quando si usa uno smartphone con interfaccia touchscreen, si desidera che lo schermo a sfioramento risponda in modo rapido e preciso al tocco delle dita, ad esempio senza commettere errori nella selezione delle icone, anche quando sono molto piccole. Per rendere questo tipo di interfacce più potenti e facili da usare, Atmel ha reso nota a settembre la disponibilità di nuovi chip controller – i primi si chiamano mXT224 – basati sulla piattaforma maXTouch, annunciata lo scorso maggio. Quest’ultima, spiega Chris Ard, direttore marketing della divisione Touch Technology, è in grado di superare molte delle precedenti limitazioni delle tecnologie touchscreen capacitive e resistive, fornendo agli ingegneri nuove opportunità progettuali per creare dispositivi dotati di un’eccellente usabilità in tutte le applicazioni richieste dagli utenti.

La tecnologia maXTouch

Ard enumera le qualità salienti di un touchscreen. «Una prima cosa è il tempo di risposta, che non dovrebbe limitare in nessun modo le prestazioni del sistema». È il caso ad esempio dei motori di riconoscimento della scrittura a mano che, per eseguire una buona ‘handwriting recognition’ priva di blocchi o rallentamenti, necessitano di poter elaborare velocemente una grande quantità di dati. È poi importante la linearità e ripetibilità dei tocchi quando si inviano messaggi di testo, poiché l’utente non vuol perdere tempo nella calibrazione del display. «Un’altra funzionalità che sta acquistando crescente importanza in questo ultimo anno è il ‘multi-touch’ – sottolinea Ard -. E per eseguirla bene occorre integrare nel chip un complesso insieme di capacità».

Chris Ard, direttore marketing della divisione Touch Technology di Atmel

In sostanza, il sistema deve essere in grado d’identificare e riportare ogni singolo tocco senza ambiguità. Ciò perché molti degli sfioramenti sul display di uno smartphone spesso non sono intenzionali ma accidentali, come quando si avvicina il terminale al viso per telefonare. Per ovviare a questi inconvenienti è stato messo a punto un algoritmo intelligente: i dispositivi mXT224 si possono configurare in modo opportuno, ad esempio definendo un’area del display in cui alcuni tipi di tocchi vengono ignorati, sfruttando anche la capacità del sistema di riconoscere la forma del viso.

I dispositivi mXT224 sono soluzioni ‘single chip’ destinate per ora soprattutto agli utilizzi nel comparto degli handset con schermo di piccole dimensioni: quindi smartphone e telefoni cellulari, ma anche stampanti, navigatori Gps e fotocamere digitali. Vi sono poi le utilizzazioni negli schermi dei netbook, con touchscreen fino a 10,2 pollici. Nell’ultimo trimestre di quest’anno e nel 2010 Atmel presenterà poi altre soluzioni per touchscreen, sempre basate sulla tecnologia maXTouch ma applicabili anche a display e schermi di più grandi dimensioni. Un’area di mercato in cui potranno essere richieste configurazioni multi-chip.

Riconoscimento intelligente
Le soluzioni touchscreen basate su maXTouch, dichiara Atmel, utilizzano sensori realizzati con substrati ampiamente diffusi, come l’ossido di indio e stagno abbinato a polietilene tereftalato (Ito/Pet) o vetro, e sono in grado di supportare un numero illimitato di tocchi simultanei con una qualità video di refresh dello schermo di 250 Hz. Grazie alla capacità di controllare un griglia fino a 224 nodi, il chip mXT224 è in grado di riportare in modo accurato ciascun tocco, ‘rinfrescando’ lo schermo ogni 4 ms, eliminando gli sfioramenti casuali e abilitando azioni di rotazione, restringimento, allargamento delle immagini, riconoscimento della scrittura manuale e della forma del viso. Sono identificati sia i tocchi attraverso le dita, sia con le unghie o con uno stilo. Integrando l’intera circuiteria di sensing capacitivo dentro un singolo chip, la soluzione elimina anche la necessità di utilizzare componenti esterni riducendo i costi e l’ingombro sulla scheda Pcb.

Atmel sottolinea anche l’elevato (80:1) Snr. Un alto valore di ‘signal-to-noise ratio’ significa infatti un ampio grado di tolleranza ai disturbi del segnale, per un buon funzionamento del touchscreen in prodotti mobile in cui l’ambiente è reso ‘rumoroso’ dalla presenza di radio transceiver e processi di carica delle batterie. Usare una soluzione con bassa tolleranza (basso Snr) significherebbe in questi casi consumare più energia e peggiorare i tempi di risposta con operazioni di filtraggio dei segnali. Oltre a fornire buoni valori di Snr, dichiara Atmel, la tecnologia maXTouch utilizza anche evoluti algoritmi di soppressione del rumore, in modo da consentire la realizzazione di prodotti finali immuni da questo tipo di problemi.

Potenza di post-processing
Per l’elaborazione intelligente dei dati generati dall’interazione delle dita con lo schermo tattile serve molta potenza di calcolo. Quest’ultima in mXT224 è abilitata combinando la tecnologia proprietaria Charge Transfer di Atmel per l’acquisizione del segnale con il microcontroller Xmega. L’efficienza di processing consente al chip di ignorare atti non intenzionali, come quando si appoggia il telefono al viso per effettuare una chiamata. Il dispositivo mXT224 integra anche un core Atmel Avr Risc con 32 registri e due motori Dsp on-chip che elaborano le varie posizioni x e y sul touchscreen. Oltre ad autocalibrarsi all’avvio, il chip deve la sua fine capacità di riconoscere molteplici tocchi grazie a una progettazione dei sensori basata sul concetto di ‘mutual capacitance’.

Il chip mXT224

Diversamente dalle tecnologie ‘self capacitance’, spiega Atmel, in cui due dita appoggiate su una linea (x, y) danno il risultato di un solo tocco, nei sensori con mutual capacitance ogni nodo formato dall’intersezione fra le varie posizioni x e y è indirizzato individualmente. Così è possibile eliminare qualunque ambiguità nell’identificazione dei tocchi e ottenere un movimento fluido in ogni punto dello schermo.

Ottimizzata è anche la tecnologia di risparmio dell’energia: il chip mXT224 consuma 10 uW in modalità ‘sleep’, meno di 2 mW in modalità ‘idle’ e meno di 4 mW in stato di ‘full active touch’. Caratteristiche essenziali, ad esempio, per migliorare le prestazioni ‘low power’ nelle applicazioni di gaming, dove gli attuali dispositivi spesso dispongono di display touchscreen particolarmente avidi di energia.

Giorgio Fusari



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