Microchip maXTouch® mXT448UD-CCUBHA1 触摸屏控制器技术解析

科技观察员 2025-10-14 404

描述

Microchip Technology ATMXT448UD maXTouch®触摸屏控制器优化用于家用电器市场中需要功能安全的高达8.3"的显示面板。该器件通过IEC/UL 60730 B类认证，具有独特的安全相关功能，系统关闭可通过触摸屏上直观的软按钮实现，就不再需要外部经安全认证的停止或取消按钮及相关的微控制器 (MCU)。ATMXT448UD允许家电检测触摸屏相关故障，并通过各种自检功能自动关断电器。

数据手册：*附件：Microchip Technology ATMXT448UD maXTouch®触摸屏控制器数据手册.pdf

ATMXT448UD maXTouch触摸屏控制器采用专有的差分触摸感应，具有无与伦比的抗噪性，即使在恶劣环境中也能确保出色的触摸性能。该器件可通过各种叠加材料和厚度来检测和跟踪多指厚手套触摸，即使在潮湿、水甚至盐雾的情况下也是如此。这些特性与高采集速度相结合，可提供快速、准确、可靠的触摸解决方案。ATMXT448UD控制器还具有诊断功能，可连续监控触摸系统的完整性。

Microchip Technology ATMXT640UD maXTouch触摸屏控制器采用6.0mmx6.0mm UFBGA-88封装，工作温度范围为-40°C至+105°C。

特性

功能安全
- UL/IEC 60730 B类支持
- 上电自诊断，运行中定期测试
- 心跳（活着的）信号输出至主机
maXTouch自适应传感技术
- 多达32条（发射）线路和20条（接收）线路，用于触摸屏和/或关键阵列
- 最多可为触摸传感器分配448个节点
- 触摸屏尺寸为8.3"（16:9纵横比），假设传感器电极间距为6.5mm。其他尺寸可采用不同的电极间距和适当的传感器材料实现
密钥
- 除了触摸屏外，还可分配多达32个节点作为互电容传感器键，定义为一个键阵列（取决于X和Y线路及其他配置的可用性）
- 支持多达3个互电容通用键，替代触摸屏键阵列（取决于其他配置）
- 支持相邻键抑制 (AKS) 技术，防止错误按键
触摸传感器技术
- 分立式/电池外支持，包括玻璃和PET薄膜传感器
- On-cell/touch-on显示器支持，包括TFT、LCD (ITPS、IPS) 和OLED
- 具有显示刷新定时功能的同步
- 支持标准（例如钻石）和专有传感器模式
前面板材料和设计
- 与PET或玻璃配合使用，包括曲线的配置（配置和堆叠要由Microchip或Microchip有资质的触摸传感器模块合作伙伴批准）
- 10.0mm玻璃（或5.0mm PMMA），带裸手指（取决于传感器尺寸、触摸尺寸、配置和堆叠）
- 6.0mm玻璃（或3.0mm PMMA），带多指5mm手套（相当于2.7mm PMMA）（取决于传感器尺寸、触摸尺寸、配置和堆叠）
- 支持非矩形传感器设计（例如圆的、倒圆角或带有切口）
数据存储
- 多达64字节自定义用户数据（非CRC和校验）
节能
- 可编程超时，用于从活动状态自动转换为空闲状态
- 流水线模拟传感检测和数字处理，以优化系统功率效率
增强型算法
- 可消除显示噪声的镜头弯曲算法
- 可消除意外的大范围触摸的触摸抑制算法，如手掌
触摸性能
- 湿气/水补偿
  - 冷凝或直径小于22.0mm的水滴不会造成错误触摸
  - 单指跟踪冷凝或直径小于22.0mm的水滴
- 支持互电容和自电容测量，可实现可靠的触摸检测
- 支持P2P互电容测量，用于额外敏感的多点触摸感应
- 噪声抑制技术，可抑制环境和电源线噪声
  - 在1Hz至1kHz正弦波形间高达240VPP（无触摸）
  - IEC 61000-4-6、10Vrms、A类（正常触摸操作）传导噪声抑制
- 手写笔支持
  - 支持1.5mm触点直径的无源手写笔，具体取决于配置、堆叠和传感器设计
- 突发频率
  - 灵活动态的Tx突发频率选择，可减少EMC干扰
  - 可配置Tx波形整形，以减少辐射
- 扫描速度
  - 十次触摸≥90Hz的典型报告速率（取决于配置）
  - 初始触摸延迟（在空闲时首次触摸）：<25ms（具体取决于配置）
  - 可通过配置实现功率和速度优化
片上手势
- 报告单触控和双触控手势
应用接口
- I^2^C客户端接口，用于与器件进行主通信，支持标准模式（高达100kHz）、快速模式（高达400kHz）、快速模式+（高达1MHz）、高速模式（高达4MHz）
- 可选第二个SPI接口，用于单独发消息（高达8MHz）
- 两个独立中断，用于指示对应接口上是否有消息
- 其他硬件调试接口读取原始数据进行调谐和调试
电源
数字 (V DD )：3V（标称值）
数字I/O (V ~~DDIO~~ )：3V（标称值）
模拟 (A ~~VDD~~ )：3V（标称值）
高压内部X线路驱动 (X ~~VDD~~ ) 6V或9.9V，带内部电压泵
物理特性
- 工作温度范围：-40°C至+105°C
- 6.0mm x 6.0mm x 0.6mm UFBGA-88封装；0.5mm脚距

封装外形

控制器

Microchip maXTouch® mXT448UD-CCUBHA1 触摸屏控制器技术解析

一、产品概述

Microchip Technology的mXT448UD-CCUBHA1是一款基于maXTouch®自适应传感技术的448节点触摸屏控制器，专为高性能触控应用设计。该器件采用先进的混合互电容和自电容传感系统，提供卓越的触摸性能和稳健的用户体验。

主要特性包括：

‌功能安全性‌：支持UL/IEC 60730 Class B标准，提供上电自检和周期性运行测试
‌多点触控‌：支持多达16个同时触点的实时跟踪
‌传感器技术‌：支持离散/外挂式(玻璃和PET膜基)传感器以及on-cell/显示屏触控技术
‌抗干扰能力‌：具备强大的噪声抑制技术，可抵抗环境噪声和电源线噪声

二、关键技术创新

1. 混合电容传感技术

mXT448UD-CCUBHA1采用独特的混合互电容和自电容测量系统：

‌互电容测量‌：提供高分辨率的触摸位置信息，支持多点触控检测
‌自电容测量‌：增强在极端条件下的触摸检测能力，如厚手套触摸场景
‌P2P互电容测量‌：为高灵敏度多点触控提供额外支持

2. 先进的抗干扰技术

该控制器集成了多项抗干扰技术：

‌显示噪声消除‌：通过模拟电路、硬件噪声处理和固件组合消除显示噪声
‌自适应噪声抑制‌：可动态调整采集参数以过滤传感器ADC数据
‌EMC减少机制‌：包括频谱扩展、可配置电压参考模式和波形整形等技术

3. 功能安全特性

为满足家电等安全关键应用需求，mXT448UD-CCUBHA1提供：

全面的自诊断功能(CPU、内存、系统时钟等)
电源、引脚故障和信号错误检测
心跳信号输出
增强型通信协议(包含序列号和CRC错误检查)

三、硬件设计要点

1. 电源管理

‌多电源域设计‌：
- 数字电源(Vdd)：3.3V±5%
- 数字I/O电源(VddIO)：1.8V至3.3V
- 模拟电源(AVdd)：3.3V±5%
- X线驱动电源(XVdd)：6.6V或9.9V(内部电压泵)
‌电源时序要求‌：
- RESET必须在所有电源达到标称值后释放
- AVdd上升时间不超过0.25V/µs

2. PCB布局建议

推荐使用四层PCB板设计
电源和地平面应尽可能广泛铺铜
去耦电容应靠近引脚放置(距离<5mm)
电压泵电容(Cd和Ct)走线应短而宽
采用星型布局配置单电源设计

3. 传感器接口设计

‌ 驱动屏蔽线(DS0) ‌：用于屏蔽X/Y感应线，在互电容操作中作为地，在自电容操作中作为驱动屏蔽
‌ESD接地布线‌：最外层走线应为ESD地，完全包围传感器
‌传感器尺寸‌：最大支持8.3英寸(16:9宽高比，电极间距6.5mm)

四、性能参数

1. 触控性能

‌线性精度‌：±0.5mm(8mm手指直径)
‌重复性‌：0.5mm
‌触控延迟‌：首次触摸从空闲状态<25ms(取决于配置)
‌报告速率‌：10点触控时≥90Hz

2. 电气特性

‌工作温度‌：-40°C至+105°C
‌互电容范围‌：0.15pF至10pF(XVdd≥2×AVdd时)
‌自电容负载‌：单X/Y线最大100pF
‌ESD保护‌：HBM ±2000V，CDM ±250V

五、应用开发支持

1. 开发工具

‌maXTouch Studio‌：提供实时原始数据读取和调试功能
‌硬件调试接口‌：通过DBG_CLK和DBG_DATA线访问

2. 对象化协议(OBP)

mXT448UD-CCUBHA1采用对象化协议进行配置和通信，主要对象类型包括：

‌调试对象‌：如诊断调试T37
‌通用对象‌：如消息处理器T5、命令处理器T6
‌触摸对象‌：如多点触控触摸屏T100、键阵列T15
‌信号处理对象‌：如噪声抑制T72、手套检测T78

3. 配置流程

通过I2C接口(主地址0x4B)建立通信
读取信息块和对象表
配置各对象参数(如电源配置T7、采集配置T8)
启用所需对象和报告功能
将配置写入非易失性存储器

六、典型应用场景

mXT448UD-CCUBHA1适用于多种高性能触控应用：

家用电器(符合UL/IEC 60730 Class B)
工业控制面板
汽车信息娱乐系统
医疗设备触摸界面
高要求的消费电子产品

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