微芯電容傳感和3D手勢(shì)方案打進(jìn)歐美日韓汽車(chē)市場(chǎng)

【導(dǎo)讀】由于可靠性問(wèn)題，電容傳感和3D手勢(shì)方案一直很難做進(jìn)汽車(chē)市場(chǎng)。不過(guò)，微芯（Microchip）這次令人刮目相看，電容傳感和3D手勢(shì)方案不僅做到經(jīng)常日曬雨淋的車(chē)門(mén)把手上，而且做進(jìn)日韓歐美的一線汽車(chē)品牌之中。

一直以來(lái)，電容觸摸和3D手勢(shì)控制方案由于可靠性問(wèn)題和誤觸發(fā)問(wèn)題不受汽車(chē)廠商和Tier-1供應(yīng)商青睞，但Microchip（微芯科技）正在改寫(xiě)歷史，自并購(gòu)電容觸摸解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商Atmel以來(lái)，Microchip一直在努力把電容觸摸控制解決方案導(dǎo)入車(chē)載觸摸屏市場(chǎng)。

Microchip資深嵌入式系統(tǒng)工程師Jerry Wang透露：“目前在路上跑的一線汽車(chē)品牌（包括國(guó)產(chǎn)、歐美品牌車(chē)輛）車(chē)載中控觸摸屏中，有2/3用了我們的maXTouch觸摸屏控制器。高耐用性、耐久性、抗潮濕以及完整的車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn)品等特性，讓我們的產(chǎn)品能廣泛應(yīng)用于汽車(chē)中控觸摸屏中?！?/p>

圖1：Microchip汽車(chē)電容觸摸屏成功案例

Jerry Wang表示，汽車(chē)娛樂(lè)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)觸摸屏、車(chē)機(jī)系統(tǒng)的電容式觸摸屏應(yīng)用，也是Microchip電容觸摸控制方案在車(chē)輛上占得比較大份額的應(yīng)用市場(chǎng)。我們的客戶(hù)已經(jīng)包括歐美一線大廠和一些Tier-1配套供應(yīng)商，例如日本的本田、豐田，韓國(guó)起亞、現(xiàn)代，歐美的通用，德國(guó)的大眾系列，法國(guó)的雷諾等。

圖2：Microchip占據(jù)約70%汽車(chē)電容觸摸屏市場(chǎng)

除了以上應(yīng)用，汽車(chē)頭頂天窗控制、后視鏡控制、液晶儀表板上的顯示、空調(diào)面板顯示，甚至還有一些簡(jiǎn)單控制類(lèi)部分的應(yīng)用，都可以用電容觸摸方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。Jerry Wang說(shuō)：“捷豹最新的準(zhǔn)SUV汽車(chē)已經(jīng)采用了我們的3D芯片實(shí)現(xiàn)了天窗的手勢(shì)控制，乘客只需要揮動(dòng)手勢(shì)就可以控制天窗遮陽(yáng)簾的收放?！?/p>

把Microchip電容觸摸解決方案的防水特性表現(xiàn)得淋漓盡致的一個(gè)應(yīng)用是汽車(chē)門(mén)把手觸摸開(kāi)關(guān)。我們知道，車(chē)輛門(mén)把手安裝在車(chē)身外，在大雨和暴雨天氣也必須能夠可靠工作。如果電容觸摸開(kāi)關(guān)的防水特性做得不是特別理想，很容易導(dǎo)致誤觸發(fā)，或是沒(méi)有辦法觸發(fā)。可喜的是，Microchip的電容觸摸門(mén)把手開(kāi)關(guān)經(jīng)受住了暴雨天氣的考驗(yàn)。

圖3：Microchip可以提供防水電容觸摸門(mén)把手解決方案

Microchip觸摸控制解決方案已經(jīng)覆蓋一維、兩維、三維。一維方案主要針對(duì)按鍵、滑條、滾輪應(yīng)用；兩維方案主要針對(duì)觸摸屏或觸摸板，可以報(bào)坐標(biāo)或是簡(jiǎn)單的手勢(shì)應(yīng)用；三維方案主要針對(duì)手勢(shì)控制，如捷豹SUV上使用的天窗遮陽(yáng)簾手勢(shì)控制，就是空間手勢(shì)傳感、檢測(cè)人手的特定手勢(shì)。

一維解決方案內(nèi)部集成檢測(cè)算法和檢測(cè)代碼，客戶(hù)只需要通過(guò)IO口/通信口，進(jìn)行控制或是接收觸摸檢測(cè)的狀態(tài)，給后續(xù)的主控使用就可以了。目前Microchip的MTCH、CAP、AT42QT等家族都是一維電容觸摸解決方案。

Microchip目前針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用提供兩個(gè)比較新的一維電容觸摸控制解決方案，一個(gè)是防水門(mén)把手上的參考設(shè)計(jì)，另外一個(gè)是腳踢傳感器。腳踢傳感器方案目前是基于SAM HA1家族，收發(fā)器已經(jīng)并在里面，但車(chē)廠可能會(huì)指定CAN/LIN的收發(fā)器等，這時(shí)就可以用通用的單片機(jī)，外部擴(kuò)一個(gè)收發(fā)器，也可以自動(dòng)搭配一個(gè)都行。汽車(chē)門(mén)把手電容觸摸方案的防水算法已經(jīng)申請(qǐng)了專(zhuān)利。

兩維電容觸摸解決方案可以實(shí)現(xiàn)一些手勢(shì)識(shí)別控制，比如四個(gè)方向的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)圈和兩指的手勢(shì)，都可以識(shí)別。Microchip的方案有抗干擾的能力，可以支持厚手套，人在穿戴厚手套也可以識(shí)別，還有書(shū)寫(xiě)筆的控制，書(shū)寫(xiě)筆可能是有緣、無(wú)緣的，都可以支持。另外抗潮濕特性強(qiáng)，如果存在濕氣還可以保證正確檢測(cè)到手指手勢(shì)，避免誤操作。目前寶馬、戴姆勒、現(xiàn)代、豐田的車(chē)型都已有成功應(yīng)用。

圖4：未來(lái)汽車(chē)可能被電容觸摸和3D手勢(shì)方案占據(jù)的應(yīng)用

三維手勢(shì)識(shí)別方案采用Microchip的專(zhuān)用芯片MGC家族，內(nèi)建空間手勢(shì)識(shí)別檢測(cè)庫(kù)，算法也是內(nèi)建在庫(kù)里，只需要通過(guò)四個(gè)電極構(gòu)成框架式的結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于capsensor的檢測(cè)，可以識(shí)別在此范圍內(nèi)的常見(jiàn)手勢(shì)，比如上下左右的滑動(dòng)、轉(zhuǎn)圈、四個(gè)方向的掃動(dòng)和空中轉(zhuǎn)動(dòng)的手勢(shì)等，和Sony智能音箱的操作基本類(lèi)似。Jerry Wang自豪地說(shuō)：“我們的3D手勢(shì)識(shí)別解決方案已經(jīng)通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證?！?/p>

目前市場(chǎng)上不同廠家采用不同的手勢(shì)檢測(cè)方案，大致有GestIC識(shí)別、攝像頭識(shí)別和紅外識(shí)別。寶馬7系搭載攝像頭手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，包括兩個(gè)攝像頭、紅外檢測(cè)和MPU，BOM成本接近200美金，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的檢測(cè)，因?yàn)樗怯帽容^高性能的MPU實(shí)現(xiàn)的，可以檢測(cè)很多手勢(shì)，成本是非常高的。

Microchip的方案采用GestIC做近場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)距離大概8到9公分之內(nèi)，可以識(shí)別旋轉(zhuǎn)和掃動(dòng)的手勢(shì)，成本絕對(duì)比攝像頭方案要便宜很多。Jerry Wang說(shuō)：“我們實(shí)現(xiàn)的功能不是特別多，但是成本非常低，加上其他組件都不到10美金。選擇比較遠(yuǎn)距離、更加強(qiáng)大的方式需要付出更多的成本，這是一個(gè)對(duì)比，沒(méi)有說(shuō)哪個(gè)好、哪個(gè)不好，主要看哪個(gè)應(yīng)用適合你?！?/p>