汽車(chē)人機界面的革命　觸摸屏與增強型按鈕帶來(lái)更多

人機界面 (HMI) 通常包括讓司機與車(chē)輛互動(dòng)的多個(gè)系統。在目前的汽車(chē)設計中，HMI 還可向司機顯示車(chē)輛反饋信息。

只要我們打開(kāi)車(chē)門(mén)，這種人機互動(dòng)就開(kāi)始了，而且在駕駛過(guò)程中一直持續運行，直至司機下車(chē)鎖上車(chē)門(mén)為止。這種人機互動(dòng)要實(shí)現司機感官輸入的最佳平衡，確保駕駛體驗既安全，又有樂(lè )趣。

改善司機駕駛體驗較常見(jiàn)的 HMI 系統模塊包括免鑰入車(chē)系統、電動(dòng)座椅調節、后視鏡控制、車(chē)上乘客檢測等，而最重要的則是大部分人機互動(dòng)發(fā)生區域—車(chē)輛中控面板(center stack)。

目前，越來(lái)越多的公司都在嘗試推出新的技術(shù)，希望汽車(chē)也具備消費類(lèi)電子產(chǎn)品的功能與特性。此外，HMI也在不斷擴展，使司機能夠控制并使用手機、MP3播放器乃至車(chē)載信息娛樂(lè )系統等個(gè)人電子設備。

隨著(zhù)機械按鈕被電容式觸摸按鈕取代、電阻觸摸屏被電容式觸摸屏取代，標準燈泡被高亮度 LED 取代，以及標準色彩被色彩混合解決方案所取代，司機如何與上述系統進(jìn)行互動(dòng)的方式也在發(fā)生巨大變化。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)偉大的人機界面技術(shù)變革，不斷改變著(zhù)司機和乘客與車(chē)輛的互動(dòng)方式?；仡欉^(guò)去幾年推出的一些新產(chǎn)品，看看目前正在開(kāi)發(fā)中的產(chǎn)品，我們可以肯定地說(shuō)，今后購買(mǎi)新轎車(chē)時(shí)肯定會(huì )獲得更多新的特性與功能。

汽車(chē)市場(chǎng)所面臨的挑戰之一在于，上述新技術(shù)的推廣以及汽車(chē)適應這些新技術(shù)需要多長(cháng)時(shí)間。目前，半導體公司推出了各種符合車(chē)載使用的產(chǎn)品以及配

套使用的集成開(kāi)發(fā)工具，使車(chē)載系統設計人員能夠設計、測試、優(yōu)化并推出各種方案，而此前這些設計方案往往只能在消費類(lèi)電子領(lǐng)域才會(huì )看到。

舉例來(lái)說(shuō)，電容式觸摸技術(shù)支持高度的靈活性與可定制性，使車(chē)載設計人員能將新特性與現有機械設計相結合，以增強功能，取代傳統按鈕，采用觸摸板輸入與電容式觸摸屏等，支持接近感應技術(shù)或上述各種功能的組合。
　
CapSense 建立在賽普拉斯混合信號陣列產(chǎn)品系列 PSoC基礎之上，為在單芯片上集成電容感應、接近檢測及電容式觸摸屏等功能塊提供了一種靈活而廉價(jià)的方式，從而顯著(zhù)增強了 PSoC 的標準模擬可編程性。集成度取決于使用的產(chǎn)品以及可用的內部芯片資源。

按鈕功能增強

按鈕功能增強是指通過(guò)電容感應技術(shù)來(lái)配合或進(jìn)一步豐富傳統機械按鈕的功能。通過(guò)在車(chē)載信息娛樂(lè )系統模塊中集成相應功能并對按鈕進(jìn)行編程，可滿(mǎn)足司機的各種偏好。

電容感應技術(shù)可通過(guò)添加功能層來(lái)提供下文接近感應部分將要介紹的按鈕功能預覽或接近檢測等簡(jiǎn)單功能，從而實(shí)現重要價(jià)值。

上圖顯示了用機械按鈕和電容感應技術(shù)實(shí)施的傳統面板。只要觸摸按鈕(如圖 1(a)所示)，我們便可通過(guò)顯示屏預覽經(jīng)編程后按鈕的功能；按下按鈕則能執行預編程的命令(如圖1(b)所示)。

按鈕功能多種多樣，其中包括無(wú)線(xiàn)電臺預設、保存播放列表、快速電話(huà)撥號以及導航系統的常用目的地等。電容式觸摸技術(shù)還可用作一種冗余安全特性，以檢測電子穩定控制系統(ESC)關(guān)閉開(kāi)關(guān)等關(guān)鍵功能(function-critical)機械開(kāi)關(guān)是否出現卡死故障。

按鈕替代

按鈕替代則是指完全采用電容式觸摸按鈕來(lái)替代中控面板(module switch panel)上的所有機械按鈕(如圖2所示)。在此情況下，電容感應技術(shù)消除了機械設計在曲率、外覆層材料等方面的限制，重要的是解決了復雜設計的制造工藝問(wèn)題，從而極大地提供了設計靈活性。

電容感應技術(shù)集成了接近感應功能，進(jìn)一步提高系統集成度。接近感應只有在檢測到物體或人接近時(shí)才打開(kāi)中控面板的背光，以喚醒系統進(jìn)入全面工作模式。電容感應技術(shù)的另一大優(yōu)勢在于，不僅消除了機械部件隨時(shí)間推移而發(fā)生故障的可能性，提高系統的可靠性，而且還確保所有功能都集成在密封的單塊中控面板上，免受車(chē)箱內常見(jiàn)不良因素的影響(如各種液體以及灰塵等顆粒物)。

不過(guò)，按鈕替代在解決了某些問(wèn)題的同時(shí)，也會(huì )帶來(lái)新的設計挑戰。機械按鈕可以通過(guò)觸覺(jué)為司機提供反饋，但電容式觸摸設計則要通過(guò)其他人體感官輸入來(lái)提供反饋(比方說(shuō)要通過(guò)視覺(jué)來(lái)觀(guān)察LED按鈕狀態(tài)，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)來(lái)獲得蜂鳴器反饋等)。

電阻觸摸屏盡管看上去與電容式觸摸屏差不多，但仍具有一些機械特性。電阻觸摸屏基于壓力檢測而不是觸摸傳感技術(shù)，因而會(huì )影響其在汽車(chē)環(huán)境中長(cháng)時(shí)間內的耐用性與性能表現。電容式觸摸屏相對于電阻觸摸屏而言，其長(cháng)時(shí)間耐用性表現良好，適合車(chē)內的各種溫度，比較耐磨而且透明度更高，因此在新的車(chē)載信息娛樂(lè )系統中更受歡迎。

透明度越高，所需的背光強度就越低，這有助于降低系統功耗，進(jìn)而減少整體系統功耗，因此對那些電子模塊封裝尺寸與模塊布局局限較大、電源管理高度復雜的系統而言，至關(guān)重要。以下給出一個(gè)框架中嵌入電容式觸摸板的導航設備設計實(shí)施方案。

對采用機械輸入控制器(類(lèi)似游戲操縱桿的控制器)而不是觸摸屏的中控面板設計而言，觸摸板除了提供傳統的菜單控制(類(lèi)似于筆記本的觸摸板)之外，還能提供手寫(xiě)識別等更多特性，而且還具有觸摸傳感技術(shù)相對于機械設計的所有優(yōu)勢。

接近感應

接近感應比按鈕增強和按鈕替代更進(jìn)一步。利用接近感應功能，我們甚至可以完全不使用按鈕，這樣就實(shí)現了全面的設計靈活性，支持任意模塊封裝尺寸，而且也提高了系統可靠性。接近感應技術(shù)主要應用于照明控制領(lǐng)域，如車(chē)廂頂燈(見(jiàn)下)、門(mén)側儲物盒以及存儲箱照明應用。

車(chē)內乘客檢測是接近感應應用的又一實(shí)例，我們可將其應用于車(chē)門(mén)把手(免鑰入車(chē)系統)和汽車(chē)中控面板(檢測司機或乘客是否伸手去操縱控制按鈕，并相應定制按鈕功能)中。

電容感應這個(gè)小小的概念并不簡(jiǎn)單，有了它，我們就能帶來(lái)HMI設計的革命，再也不受此前機械元件的局限性束縛了。時(shí)間將告訴我們一級廠(chǎng)商和OEM廠(chǎng)商推廣這項技術(shù)到底會(huì )有多快、多廣，不過(guò)就電容感應技術(shù)在消費市場(chǎng)中的發(fā)展軌跡來(lái)看，許多汽車(chē)愛(ài)好者都希望這項技術(shù)盡快在各大汽車(chē)平臺上得以推廣。