Touch-/Haptik-Controller MSP430 lässt Touchscreens zittern

Texas Instruments hat dem MSP430 eine Funktion zur haptischen Rückmeldung verpasst. Damit lassen sich Touch-Oberflächen mit fühlbaren Effekten versehen. Eine Möglichkeit ist es dabei sogar, diesen Effekten einen musikalischen Rhythmus zu geben.

Im Vergleich zu mechanischen Schaltern oder Tasten haben Touch-Oberflächen die Vorteile, dass sie nicht so schnell verschleißen und leichter zu reinigen sind. Was beim Berühren einer glatten Oberfläche natürlich fehlt, ist die taktile Rückmeldung, also etwa die Bestätigung, dass man wirklich gerade auf einen Touch Button gedrückt hat. In der Konsumelektronik gibt es solche taktilen Rückmeldungen schon eine Weile wie etwa bei den Galaxy-Note-Tablets von Samsung, bei denen das Tippen auf der Touch-Tastatur mit einer kurzen Vibration am Finger bestätigt wird. Solche Rückmeldungen gibt es aber auch für industrielle Anwendungen oder im Automotive-Bereich. Die entsprechenden Effekte gehen mittlerweile auch schon über eine einfache Vibration hinaus, etwa dass der Nutzer eine bestimmte Struktur auf dem Bildschirm fühlt, wenn er mit dem Finger darüber geht. Die dafür notwendigen Schwingungen werden von Aktoren erzeugt, was in der Regel kleine Motoren sind, die unter der Touch-Oberfläche sitzen.

Für solche haptischen Rückmeldungen hat Texas Instruments nun einen neuen Mikrocontroller entwickelt oder, genauer gesagt, den altbewährten MSP430 für diese Zwecke modifiziert. Für den MSP430TCH5E hat TI mit dem Haptik-Spezialisten Immersion zusammengearbeitet. Das Unternehmen entwickelt taktile Rückmeldungen und hat zahlreiche Effekte patentiert. Der Controller MSP430TCH5E ist nun mit 122 dieser Effekte ausgestattet, die in einer Bibliothek vorliegen. Die Effekte sind programmierbar und lassen sich daher indivi­duell zu neuen Effekten zusammenstellen. Lizenzgebühren fallen dabei nicht an. Für die Erfassung der Berührungen stehen bis zu 24 Touch-I/O-Pins zur Verfügung. Es lassen sich also nicht nur Buttons, sondern auch Slider oder Touch-Räder verwenden.

Wenn der MSP430TCH5E die entsprechende Berührung erfasst hat, schickt er im Gegenzug das mit dieser Berührung verbundene Haptik-Signal per PWM an den Haptik-Treiber. Dafür verwendet TI den DRV2603, mit dem schließlich die Vibrationsmotoren angesteuert und so die haptischen Rückmeldungen erzeugt werden. Dabei lassen sich sowohl LRA (Linear Resonant Actuator) als auch ERM-Aktoren (Eccentric Rotating Mass) ansteuern. Eine weitere Funktion des MSP430TCH5E nennt sich „Audio to Haptics“. Dabei geht es darum, die haptischen Rückmeldungen mit Tönen zu synchronisieren. Ganz konkret kann das zum Beispiel ein Musiktitel sein, dessen tiefe Frequenzen gefiltert und an die Aktoren weitergeleitet werden, so dass das Gerät im Rhythmus der Musik vibriert. Eine Art Subwoofer-Effekt also.

Die Stromaufnahme des MSP430TCH5E gibt TI bei einer Spannung von 2,2 V mit 230 µA/MHz an. Im Stand-by sind es 0,5 µA. Der Bereich der Eingangsspannung liegt zwischen 1,8 und 3,6 V. Wenn das System bereits einen Applikationsprozessor hat, lässt sich der Baustein per I²C auch nur als Haptik-Controller verwenden. DenMSP430TCH5E gibt es in einem TSSOP-Gehäuse mit 28 Pins oder in einem QFN-Gehäuse mit 32 Pins. Als Anwendungsbeispiele sieht TI Fernbedienungen, Spielkonsolen oder Steuerungsfelder für die Haushalts­elektronik wie Kühlschränke oder Mikrowellenherdee sowie den Einsatz in Industrie-Eingabesystemen.

Wer das ganze Spektrum der Touch-Haptik-Kombinationen ausprobieren will, für den hat Texas Instruments in Zusammenarbeit mit dem Distributor Farnell element14 das „HapTouch BoosterPack“ entwickelt. Dieser Spiele-Controller lässt sich in das MSP430-LaunchPad-Entwicklungs-Kit einstecken und mit einem PC verbinden. Beim Spielen lassen sich dann die unterschiedlichen haptischen Effekte ausprobieren oder erfahren, wie sich die LRA- von den ERM-Aktoren unterscheiden.