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開發新一代人機界面是電容和紅外線接近感應

時間:2014-05-27

來源:網絡轉載

導語:現在,人們對綠色、節能型電器日益關注。不僅是便攜式電器,所有電器設備都開始考慮將節能環保理念應用于設計中。高效低功耗策略之一是最小化CPU運行時間,最大化系統內盡可能多組件的休眠時間。通過采用下列機制,SiliconLabs降低了電容觸摸感應MCU的整體系統功耗:

新一代人機界面

新產品呼喚新人機界面的產生,從而使自己在市場中脫穎而出。通過使電子設備更了解其運行環境,新功能增強了易用性、提高功效和降低系統成本。此外,其高靈敏度、低噪音,耐潮濕的特性,即使在最具挑戰性的環境中也能確保其可靠性。

以上兩種技術相結合能夠對用戶界面進行更好的調控。許多最終用戶已經從一些消費類產品使用中熟悉了電容感應技術,最有代表性的是iPod和iPhone。到目前為止,接近感應通常被用來進行簡單的任務,如手機上的面頰檢測。然而,其應用領域遠非局限于此:

用戶檢測:例如,接近感應可以檢測到最終用戶當前是否在電腦前,并能夠在用戶離開時關閉顯示器。考慮到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節省大量能耗。用戶檢測也可以用于USB充電器/驅動器等設備,以便設備可以做好被突然拔出的準備。

移除界面控制

嵌入式設計中的一個趨勢是從主應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)。對于應用處理器來說,觸摸是一個相對較慢的動作,使用整個系統去檢測用戶是否移動手指比使用專用8位MCU實現相同功能所消耗的能量要多得多。

F99xMCU的電容感應性能通過硬件實現的電容數字轉換器(CDC)得到進一步增強。SiliconLabs的CDC包含兩路電流輸入(數字模擬轉換器或DAC)。第一路為可變DAC,用于測量到外部感應電容的電流;第二路是恒定電流源,用于內部參考電容(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。

F99xMCU的16位CDC具有高可靠性和準確性。通過執行兩階段外部電容放電,CDC能夠消除放電過程中傳入的環境噪聲。相比之下,其他方法需要額外的外部元件(例如串聯電阻等)和一個以上I/O/每通道(因而增加了MCU尺寸和布線難度)。

無與倫比的系統響應性

接近感應子系統的功耗主要是紅外線發光二極管(LED)。SiliconLabs的QuickSense開發環境可協助開發者定義配置參數,優化精度、檢測范圍和功耗。例如,高級控制能力允許開發人員為特定應用和檢測范圍動態調整LED電流。對于超低功耗操作,開發者能夠使用創新的單脈沖接近感應最小化LED打開時間,可以使功耗效率最大提高4000倍。

降低系統功耗

現在,人們對綠色、節能型電器日益關注。不僅是便攜式電器,所有電器設備都開始考慮將節能環保理念應用于設計中。高效低功耗策略之一是最小化CPU運行時間,最大化系統內盡可能多組件的休眠時間。通過采用下列機制,SiliconLabs降低了電容觸摸感應MCU的整體系統功耗:

背景掃描:即使CPU處于節能掛起模式時,由于CDC采用硬件實現,因此電容測量通道掃描可以完全自動運行。

自治式自動掃描:僅掃描和轉換活動通道,而不是所有電容感應通道。

大多數MCU旨在優化運行或休眠時的功率效率。F99x架構在運行和休眠兩種模式下都具有業內最低功率。內部電源管理單元(PMU)限制了漏電,使運行和休眠模式下的電流不到F99x競爭產品的一半。

 

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