I consumatori utilizzano abitualmente e senza difficoltà i dispositivi di input forniti con Pc o console per videogiochi, quali gamepad portatili dotati di joystick, ovvero strumenti che rispondono con precisione ai comandi dei loro utilizzatori. Purtroppo in fase di progettazione il circuito e i componenti meccanici di tali dispositivi non riescono a essere miniaturizzati in maniera sufficiente per utilizzarli in telefoni cellulari e altri prodotti elettronici portatili di dimensioni contenute. Tuttavia il miglioramento della potenza di calcolo e delle funzionalità grafiche di telefoni cellulari, tablet e altri dispositivi simili implica la necessità di una nuova tecnologia da impiegare nei controller per videogiochi dei telefoni cellulari. Le attuali tecnologie di input per cellulari non sembrano particolarmente adatte ai videogiochi:
• il touchscreen è decisamente meno preciso di un dispositivo dotato di puntatore e, durante la fase di input dei comandi, la mano dell’utente tende a nascondere, come minimo, una parte dello schermo;
• la risposta fornita dai sensori giroscopici è analogica e per muovere il giroscopio è necessario ruotare tutto il dispositivo compreso il display, rovinando così in molti casi gli effetti grafici dei giochi;
• le prestazioni del trackball possono essere compromesse da polvere o sporco. Inoltre, la risposta di questo dispositivo non è adatta ai videogame in quanto non supporta il movimento continuo o un graduale controllo della velocità, oltre a non simulare in maniera efficace le sensazioni di un joystick analogico. Infine, il consumo di energia è piuttosto alto;
• il touchpad (conosciuto anche come mouse ottico, mouse ottico tattile, dispositivo di navigazione ottico-tattile o joystick ottico) presenta gli stessi svantaggi del trackball, ma non è esposto a polvere e sporco.
È pertanto necessaria una nuova tecnologia da utilizzare nei controller dei dispositivi portatili.
EasyPoint soddisfa le necessità dei telefoni cellulari
Il nuovo modulo EasyPoint di austriamicrosystems rappresenta la soluzione a tutti i punti. Si tratta di un semplice modulo assemblato che può essere installato direttamente su una scheda madre. Inoltre, l’interfacciamento con l’elettronica del sistema host è immediato. Il modulo è costituito da una membrana meccanica che include una manopola di navigazione, un magnete e l’encoder magnetico integrato AS5013. L’alloggiamento metallico garantisce la stabilità di montaggio sul circuito stampato principale del dispositivo host. Il modulo è disponibile in varie configurazioni, tra cui il formato più ridotto è pari a 8 x 8 x 1,5 mm.
Il funzionamento di EasyPoint
Per rilevare il movimento laterale di un magnete posto sopra il sensore, il circuito integrato AS5013 utilizza un array di sensori a effetto Hall. La corsa del magnete è un cerchio con un raggio massimo di 2 mm. I quattro sensori ad effetto Hall (C1-4) sono posti su una circonferenza centrata nel mezzo dell'AS5013 . Un quinto sensore (C5) posto in centro è utilizzato per migliorare la risposta lineare degli spostamenti del magnete superiori a ±1 mm. Il movimento del magnete posto sopra il circuito integrato genera campi magnetici la cui forza può essere tracciata generando le curve a campana. Un convertitore analogico digitale interno a 8 bit digitalizza i valori della forza del campo generate dai cinque elementi a effetto Hall e un processore interno interpreta questi cinque valori fornendo semplicemente le coordinate x e y che indicano il movimento laterale in un cerchio con un raggio massimo di 2 mm. Il processore semplifica il lavoro dei progettisti in quanto il processore host non deve eseguire algoritmi complessi. Un interrupt segnala al processore host di leggere le coordinate X e Y su un bus I2C standard, mentre la scelta della frequenza è a discrezione dello sviluppatore. L’AS5013, ovvero l’unico componente alimentato del modulo, ha due modalità operative: low power e idle. Nella modalità idle il consumo di corrente è solo di 3 µA, mentre nella modalità low power lo sviluppatore può decidere la velocità di lettura: una maggiore frequenza di lettura implica un maggior consumo di energia del dispositivo.
Un joystick che favorisce la giocabilità
Per testare le prestazioni del modulo EasyPoint in termini di giocabilità, austriamicrosystems ha modificato uno smartphone di Htc, disabilitando il sensore giroscopico e sostituendolo con un modulo EasyPoint di ridotte dimensioni con uno spostamento di ±1 mm in grado di interfacciarsi con il processore.
Come può un dispositivo così piccolo con uno spostamento di solo ±1 mm garantire il controllo durante i giochi? La risposta è semplice: l‘AS5013 offre un'estrema accuratezza, precisione e velocità. L’array composto dai cinque elementi a effetto Hall fornisce una mappa magnetica dettagliata della circonferenza su cui si muove il joystick. Il convertitore analogico digitale interno a 8 bit, che decodifica i dati del campo magnetico, divide la corsa dal centro a qualsiasi punto sulla circonferenza limite dell’area di rilevamento in 128 segmenti, ognuno provvisto di coordinate proprie. Il fatto che il dispositivo sia configurato per misurare uno spostamento massimo di ±1 mm implica che sia in grado di rilevare movimenti di soli 7,8 µm. Tuttavia, questa dettagliata lettura non è in grado di fornire da sola una rapida risposta agli input dell’utente. È infatti necessario che il dispositivo aggiorni l’applicazione con sufficiente rapidità per rilevare in tempo reale i movimenti del joystick. Nel test del telefono Htc, la frequenza del modulo EasyPoint selezionabile dall’utente è stata settata al valore massimo di 50 Hz, ovvero una lettura ogni 20 ms; il dispositivo si è rivelato estremamente pronto e sensibile come se l’utente stesse utilizzando un normale gamepad portatile. Essendo un dispositivo a ridotti consumi in grado di interfacciarsi facilmente con il processore, EasyPoint ha il potenziale per rivoluzionare le modalità di utilizzo di svariati dispositivi portatili di ridotte dimensioni come i telefoni cellulari.
