Microchip Technology Inc. 人機界面部 全球營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Andreas Guete
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備不僅詮釋了最新通信技術(shù)和云連接,同時(shí)還重新定義了像電燈 開(kāi)關(guān)這樣問(wèn)世已逾百年的老產(chǎn)品。有了 IoT,研發(fā)人員往往可以為產(chǎn)品增添遠遠超 出幾年前所能想象的額外的新功能。例如,現在只要一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)就可以在準備睡覺(jué)時(shí)關(guān)掉家里所有的燈,調節家里任意一盞燈的燈光顏色和亮度,設置照明方案的自動(dòng)執行順序以及無(wú)論是否在家都可通過(guò)智能手機對這一切進(jìn)行遠程控制。

然而, IoT 設備同時(shí)還是嵌入式產(chǎn)品,也就是說(shuō)用戶(hù)無(wú)需事先閱讀使用手冊就可以對它們 進(jìn)行操作和控制。

挑戰和機遇

由 IoT 引發(fā)的用戶(hù)界面(UI)是為用戶(hù)帶來(lái)不少裨益(但不僅限于連接)的一個(gè)關(guān) 鍵因素�，F在客戶(hù)對 UI 的期望越來(lái)越高,特別是針對嵌入式設備還限定了低功耗、 小尺寸和低成本等要求。要迎合用戶(hù)期望研發(fā)出具有這些嵌入式需求的時(shí)尚 UI 確 實(shí)是一大挑戰,然而應對這一挑戰也是決定一個(gè)產(chǎn)品成功的關(guān)鍵要素。21 世紀的 電燈開(kāi)關(guān)會(huì )是什么樣的呢?我們又該如何充分利用 IoT,而不僅局限于“連接一切 事物”的基本概念呢?

手勢或有含義的手部動(dòng)作,是人類(lèi)從起源之初就一直使用的基本交流方法,也是我們日常生活的一部分。我們只要向上揮手就“開(kāi)燈”,簡(jiǎn)單的順時(shí)針旋轉來(lái)“調亮燈光”。調暗燈光或關(guān)燈無(wú)需過(guò)多解釋了�；�于手勢的用戶(hù)界面是非常直觀(guān)的。將手勢應用于控制將會(huì )在消費者可用性和工業(yè)設計方面帶來(lái)一系列的改進(jìn),而且這些都可以在項目預算范圍內實(shí)現。

運用電場(chǎng)

Microchip 的 MGC3030/3130 手勢控制器提供了真正的單芯片手勢檢測,可實(shí)現上 述功能。這些控制器基于 Microchip GestIC®專(zhuān)利技術(shù)而設計,通過(guò)電場(chǎng)來(lái)檢測人 體手部的動(dòng)作(見(jiàn)圖 1 和圖 2)。

由于采用了電容式傳感技術(shù),該系統不需要任何照明,而且這一操作的實(shí)現也不需要透鏡或是開(kāi)口。例如,利用無(wú)縫集成的手勢檢測板,電燈開(kāi)關(guān)可以有一個(gè)光滑的表面;它甚至可以隱藏在石膏板后面,與房間的室內設計融為一體而不會(huì )有破損。這款手勢控制器完全以嵌入式用途為設計宗旨,可對環(huán)境變化作自動(dòng)校準,備有片 上手勢檢測功能。這一技術(shù)無(wú)需主機計算,且配有自動(dòng)喚醒/休眠功能。后者不僅 是滿(mǎn)足系統低功耗需求的一個(gè)關(guān)鍵因素,而且對用例而言也是至關(guān)重要的。自動(dòng)喚醒功能提供 7 天 24 小時(shí)全天候的手勢檢測,實(shí)現了永遠工作著(zhù)的用戶(hù)界面,迎合 了我們對電燈開(kāi)關(guān)的期望。當你的手一靠近電燈開(kāi)關(guān),自動(dòng)喚醒功能就會(huì )被觸發(fā), 在你控制開(kāi)關(guān)之前提前照亮這一區域。人們往往是在黑暗中使用電燈開(kāi)關(guān)的,因此 這是一個(gè)非常有用的特性。

用包括印刷電路板(PCB)在內的任意導電材料制成電極就能產(chǎn)生電場(chǎng),實(shí)現傳感 功能。內置的模擬前端,加上 32 位內核中運行的固件,可以感應到因用戶(hù)手部動(dòng) 作而產(chǎn)生的任意電場(chǎng)變化并進(jìn)行相關(guān)處理,從而識別出相應手勢并提供用戶(hù)手部的 X-Y-Z 坐標信息。這個(gè)內置的模擬和數字噪聲濾波功能從根本上保障了手勢檢測的 可靠性。即使是動(dòng)態(tài)的、不斷變化的環(huán)境也不會(huì )對該系統造成影響。

該系列的所有控制器產(chǎn)品均通過(guò) I2C 連接至一個(gè)可選主機。手勢信息就這樣被傳送 到主機,有了這個(gè)簡(jiǎn)單的拓撲結構(見(jiàn)圖 3),控制器可以快速集成至任意一個(gè)設 備。

此外,它們對主機的需求降至最低,手勢端口還支持無(wú)主機使用。憑借這個(gè)手勢端 口功能,特定的手勢可以輕松映射到可配置輸入/輸出接口。這樣,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程 中根本無(wú)需進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),即可實(shí)現基于手勢的用戶(hù)界面,從而大大加快產(chǎn)品上市。

采用 GestIC 技術(shù)的設計工作借助圖形用戶(hù)界面(GUI)來(lái)完成,可以定制行為, 選擇對應的手勢,并且將有關(guān)設置和時(shí)序信息傳遞給應用。
Microchip 的手勢控制器可提供一系列強大的功能,涵蓋了 3D 手勢以及觸摸和接 近檢測。根據 X-Y-Z 坐標信息,可增加實(shí)時(shí)跟蹤自由空間運動(dòng)的功能。

結論

GestIC 技術(shù)支持多樣化的、強大的手勢功能。這種 UI 方式的優(yōu)勢體現于各種家庭 自動(dòng)化應用,包括但不限于室內照明、音頻、采暖、空調、窗戶(hù)、百葉窗和防曬系 統等用例。而可以檢測隨意手勢的功能則成功實(shí)現了接聽(tīng)/拒接電話(huà)來(lái)電的操作, 有效降低了駕駛員行車(chē)時(shí)分心的情況。僅憑一個(gè)簡(jiǎn)單的手部動(dòng)作即可令無(wú)線(xiàn)音箱快 進(jìn)播放下一首曲目,而一個(gè)旋轉動(dòng)作就能調節音量高低。當人們能選擇以無(wú)需接觸 任何物體的方式來(lái)實(shí)現坐便器沖水操作的時(shí)候,我們才會(huì )知道嵌入式手勢感應的時(shí) 代真正到來(lái)了(而目前的沖水感應器僅僅只能檢測到運動(dòng)而非精確的動(dòng)作)。