中心議題：

• 新一代人機(jī)界面
• 移除界面控制

解決方案：

• 采用電容式觸摸感應(yīng)MCU
• 采用紅外線傳感器

預(yù)計2010年具有先進(jìn)人機(jī)界面的電子產(chǎn)品出貨量將超過十億。這些人機(jī)界面利用電容和紅外線接近感應(yīng)等技術(shù)使終端用戶體驗(yàn)顯著改善，同時增加了系統(tǒng)可靠性、降低了總體成本。除了使產(chǎn)品更易使用、更具視覺吸引力之外，這些人機(jī)界面屏蔽掉了電子產(chǎn)品日益增長的復(fù)雜性，使得制造商能夠把具有先進(jìn)功能的產(chǎn)品更快推向市場。

先進(jìn)傳感器人機(jī)界面比傳統(tǒng)的機(jī)械式界面更可靠，因?yàn)樗鼈儧]有與按鍵和轉(zhuǎn)盤相連的活動部件，這些部件隨著時間的推移更易失效?；趥鞲衅鞯目刂泼姘搴惋@示器也變得更加靈活，允許單套控制組件根據(jù)應(yīng)用程序環(huán)境重新配置，以便客戶在現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用。手勢識別和“非接觸”技術(shù)相結(jié)合后，開發(fā)人員可以使設(shè)備界面變得更加智能，預(yù)測用戶所需、創(chuàng)新使用模式，從而使產(chǎn)品更加友好、直觀易用。固件可以根據(jù)市場需求快速方便的靈活調(diào)整，從而無需完全重新構(gòu)建系統(tǒng)或重新設(shè)計設(shè)備外觀。

新一代人機(jī)界面

新產(chǎn)品呼喚新人機(jī)界面的產(chǎn)生，從而使自己在市場中脫穎而出。通過使電子設(shè)備更了解其運(yùn)行環(huán)境，新功能增強(qiáng)了易用性、提高功效和降低系統(tǒng)成本。此外，其高靈敏度、低噪音，耐潮濕的特性，即使在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中也能確保其可靠性。

驅(qū)動新一代人機(jī)界面開發(fā)的兩種主流技術(shù)是電容和接近感應(yīng)。電容感應(yīng)器通過感應(yīng)器件的電容值變化判斷使用者的手指的存在。它可實(shí)現(xiàn)高級控件，如滑動條和滾輪，并且能更好的識別用戶過去常采用的物理反饋式近距離界面操作，如按下按鈕。接近感應(yīng)使用紅外線傳感器（利用紅外線反射技術(shù)）測量與物體間的距離，最遠(yuǎn)可達(dá)1米。接近傳感器也可以辨認(rèn)空中物體，進(jìn)行“非接觸式”手勢跟蹤。

以上兩種技術(shù)相結(jié)合能夠?qū)τ脩艚缑孢M(jìn)行更好的調(diào)控。許多最終用戶已經(jīng)從一些消費(fèi)類產(chǎn)品使用中熟悉了電容感應(yīng)技術(shù)，最有代表性的是iPod和 iPhone。到目前為止，接近感應(yīng)通常被用來進(jìn)行簡單的任務(wù)，如手機(jī)上的面頰檢測。然而，其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于此：

用戶檢測：例如，接近感應(yīng)可以檢測到最終用戶當(dāng)前是否在電腦前，并能夠在用戶離開時關(guān)閉顯示器?？紤]到LCD背光非常耗電，因此即使是簡單的用戶檢測也能為整個企業(yè)節(jié)省大量能耗。用戶檢測也可以用于USB充電器/驅(qū)動器等設(shè)備，以便設(shè)備可以做好被突然拔出的準(zhǔn)備。

無指紋顯示：許多便攜式設(shè)備需要用戶觸摸屏幕上的按鈕，遺留的印跡即不利于識別，也很難清除。具有非接觸式界面的便攜式多媒體播放器使用戶在觀看視頻時無需觸摸屏幕。類似的應(yīng)用包括：使用戶無需觸摸屏幕即可輕松實(shí)現(xiàn)電子書翻頁；允許醫(yī)生在手術(shù)中直接與觸摸屏系統(tǒng)交互，而無需觸摸電子屏幕。

自動背光控制：接近感應(yīng)信號通道一部分利用環(huán)境光傳感器（ALS）消除外部光源帶來的噪聲。同樣的傳感器也能夠用于監(jiān)視背景照明條件，自動調(diào)整顯示器背光以減少能量消耗。

隱形入侵檢測：可反射射向系統(tǒng)內(nèi)門表面的紅外光，開發(fā)人員可以實(shí)施“隱形”入侵檢測機(jī)制，避免具有相同功能的機(jī)械開關(guān)的不可靠性和損耗。

健康和安全考慮：多媒體信息站(kiosk)、檢驗(yàn)臺和其他公共計算機(jī)存在通過鍵盤和屏幕傳播疾病的風(fēng)險。例如，在中國的一些地區(qū)，法律規(guī)定電梯控制面板每小時消毒一次，以防止SARS的蔓延。非接觸式面板避免和減輕了這些公共健康所帶來的問題。

移除界面控制

嵌入式設(shè)計中的一個趨勢是從主應(yīng)用處理器中去除用戶界面管理，將其分配給專用的8位微控制器（MCU）。對于應(yīng)用處理器來說，觸摸是一個相對較慢的動作，使用整個系統(tǒng)去檢測用戶是否移動手指比使用專用8位MCU實(shí)現(xiàn)相同功能所消耗的能量要多得多。

電容式觸摸感應(yīng)MCU，如Silicon Labs的F99x系列產(chǎn)品非常適合用于管理新一代用戶界面。通過為任務(wù)提供高達(dá)25 MHz的運(yùn)行性能以及最優(yōu)化的外設(shè)，F(xiàn)99x MCU提供智能和精確感應(yīng)所需的處理和輸入能力。與Si11xx接近感應(yīng)系列產(chǎn)品相結(jié)合，開發(fā)者可在單一開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效人機(jī)界面。

F99x MCU的電容感應(yīng)性能通過硬件實(shí)現(xiàn)的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC）得到進(jìn)一步增強(qiáng)。Silicon Labs的CDC包含兩路電流輸入（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器或DAC）。第一路為可變DAC，用于測量到外部感應(yīng)電容的電流；第二路是恒定電流源，用于內(nèi)部參考電容（見圖1）。電容測量使用逐次逼近方式（SAR），該高效處理過程消除了直流（DC）偏移帶來的影響，且無需外部組件。

硬件實(shí)現(xiàn)的CDC提供高性能
                            
                          圖1：硬件實(shí)現(xiàn)的CDC提供高性能、16位精度、高可靠性和DC偏移抑制—無需外部組件

F99x MCU的16位CDC具有高可靠性和準(zhǔn)確性。通過執(zhí)行兩階段外部電容放電，CDC能夠消除放電過程中傳入的環(huán)境噪聲。相比之下，其他方法需要額外的外部元件（例如串聯(lián)電阻等）和一個以上I/O/每通道（因而增加了MCU尺寸和布線難度）。