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开发新一代人机界面是电容和红外线接近感应

发布时间:2019-09-30 00:16:38 阅读: 来源:板式换热器厂家

开发新一代人机界面是电容和红外线接近感应

现在,人们对绿色、节能型电器日益关注。不仅是便携式电器,所有电器设备都开始考虑将节能环保理念应用于设计中。高效低功耗策略之一是最小化CPU运行时间,最大化系统内尽可能多组件的休眠时间。通过采用下列机制,SiliconLabs降低了电容触摸感应MCU的整体系统功耗:

新一代人机界面

新产品呼唤新人机界面的产生,从而使自己在市场中脱颖而出。通过使电子设备更了解其运行环境,新功能增强了易用性、提高功效和降低系统成本。此外,其高灵敏度、低噪音,耐潮湿的特性,即使在最具挑战性的环境中也能确保其可靠性。

以上两种技术相结合能够对用户界面进行更好的调控。许多最终用户已经从一些消费类产品使用中熟悉了电容感应技术,最有代表性的是iPod和iPhone。到目前为止,接近感应通常被用来进行简单的任务,如手机上的面颊检测。然而,其应用领域远非局限于此:

用户检测:例如,接近感应可以检测到最终用户当前是否在电脑前,并能够在用户离开时关闭显示器。考虑到LCD背光非常耗电,因此即使是简单的用户检测也能为整个企业节省大量能耗。用户检测也可以用于USB充电器/驱动器等设备,以便设备可以做好被突然拔出的准备。

移除界面控制

嵌入式设计中的一个趋势是从主应用处理器中去除用户界面管理,将其分配给专用的8位微控制器(MCU)。对于应用处理器来说,触摸是一个相对较慢的动作,使用整个系统去检测用户是否移动手指比使用专用8位MCU实现相同功能所消耗的能量要多得多。

F99xMCU的电容感应性能通过硬件实现的电容数字转换器(CDC)得到进一步增强。SiliconLabs的CDC包含两路电流输入(数字模拟转换器或DAC)。第一路为可变DAC,用于测量到外部感应电容的电流;第二路是恒定电流源,用于内部参考电容(见图1)。电容测量使用逐次逼近方式(SAR),该高效处理过程消除了直流(DC)偏移带来的影响,且无需外部组件。

F99xMCU的16位CDC具有高可靠性和准确性。通过执行两阶段外部电容放电,CDC能够消除放电过程中传入的环境噪声。相比之下,其他方法需要额外的外部元件(例如串联电阻等)和一个以上I/O/每通道(因而增加了MCU尺寸和布线难度)。

无与伦比的系统响应性

接近感应子系统的功耗主要是红外线发光二极管(LED)。SiliconLabs的QuickSense开发环境可协助开发者定义配置参数,优化精度、检测范围和功耗。例如,高级控制能力允许开发人员为特定应用和检测范围动态调整LED电流。对于超低功耗操作,开发者能够使用创新的单脉冲接近感应最小化LED打开时间,可以使功耗效率最大提高4000倍。

降低系统功耗

现在,人们对绿色、节能型电器日益关注。不仅是便携式电器,所有电器设备都开始考虑将节能环保理念应用于设计中。高效低功耗策略之一是最小化CPU运行时间,最大化系统内尽可能多组件的休眠时间。通过采用下列机制,SiliconLabs降低了电容触摸感应MCU的整体系统功耗:

背景扫描:即使CPU处于节能挂起模式时,由于CDC采用硬件实现,因此电容测量通道扫描可以完全自动运行。

自治式自动扫描:仅扫描和转换活动通道,而不是所有电容感应通道。

大多数MCU旨在优化运行或休眠时的功率效率。F99x架构在运行和休眠两种模式下都具有业内最低功率。内部电源管理单元(PMU)限制了漏电,使运行和休眠模式下的电流不到F99x竞争产品的一半。

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