汽车人机界面的革命 触摸屏与增强型按钮带来更多可定制功能

　　人机界面 (HMI) 通常包括让司机与车辆互动的多个系统。在目前的汽车设计中，HMI 还可向司机显示车辆反馈信息。

　　只要我们打开车门，这种人机互动就开始了，而且在驾驶过程中一直持续运行，直至司机下车锁上车门为止。这种人机互动要实现司机感官输入的最佳平衡，确保驾驶体验既安全，又有乐趣。

　　改善司机驾驶体验较常见的 HMI 系统模块包括免钥入车系统、电动座椅调节、后视镜控制、车上乘客检测等，而最重要的则是大部分人机互动发生区域—车辆中控面板(center stack)。

　　目前，越来越多的公司都在尝试推出新的技术，希望汽车也具备消费类电子产品的功能与特性。此外，HMI也在不断扩展，使司机能够控制并使用手机、MP3播放器乃至车载信息娱乐系统等个人电子设备。

　　随着机械按钮被电容式触摸按钮取代、电阻触摸屏被电容式触摸屏取代，标准灯泡被高亮度 LED 取代，以及标准色彩被色彩混合解决方案所取代，司机如何与上述系统进行互动的方式也在发生巨大变化。

　　汽车产业正经历着一场伟大的人机界面技术变革，不断改变着司机和乘客与车辆的互动方式。回顾过去几年推出的一些新产品，看看目前正在开发中的产品，我们可以肯定地说，今后购买新轿车时肯定会获得更多新的特性与功能。

　　汽车市场所面临的挑战之一在于，上述新技术的推广以及汽车适应这些新技术需要多长时间。目前，半导体公司推出了各种符合车载使用的产品以及配套使用的集成开发工具，使车载系统设计人员能够设计、测试、优化并推出各种方案，而此前这些设计方案往往只能在消费类电子领域才会看到。

　　举例来说，电容式触摸技术支持高度的灵活性与可定制性，使车载设计人员能将新特性与现有机械设计相结合，以增强功能，取代传统按钮，采用触摸板输入与电容式触摸屏等，支持接近感应技术或上述各种功能的组合。

　　CapSense 建立在赛普拉斯混合信号阵列产品系列 PSoC基础之上，为在单芯片上集成电容感应、接近检测及电容式触摸屏等功能块提供了一种灵活而廉价的方式，从而显著增强了 PSoC 的标准模拟可编程性。集成度取决于使用的产品以及可用的内部芯片资源。

　　按钮功能增强

　　按钮功能增强是指通过电容感应技术来配合或进一步丰富传统机械按钮的功能。通过在车载信息娱乐系统模块中集成相应功能并对按钮进行编程，可满足司机的各种偏好。

　　电容感应技术可通过添加功能层来提供下文接近感应部分将要介绍的按钮功能预览或接近检测等简单功能，从而实现重要价值。

　　上图显示了用机械按钮和电容感应技术实施的传统面板。只要触摸按钮(如图 1(a)所示)，我们便可通过显示屏预览经编程后按钮的功能；按下按钮则能执行预编程的命令(如图1(b)所示)。

　　按钮功能多种多样，其中包括无线电台预设、保存播放列表、快速电话拨号以及导航系统的常用目的地等。电容式触摸技术还可用作一种冗余安全特性，以检测电子稳定控制系统(ESC)关闭开关等关键功能(function-critical)机械开关是否出现卡死故障。

　　按钮替代

　　按钮替代则是指完全采用电容式触摸按钮来替代中控面板(module switch panel)上的所有机械按钮(如图2所示)。在此情况下，电容感应技术消除了机械设计在曲率、外覆层材料等方面的限制，重要的是解决了复杂设计的制造工艺问题，从而极大地提供了设计灵活性。

　　电容感应技术集成了接近感应功能，进一步提高系统集成度。接近感应只有在检测到物体或人接近时才打开中控面板的背光，以唤醒系统进入全面工作模式。电容感应技术的另一大优势在于，不仅消除了机械部件随时间推移而发生故障的可能性，提高系统的可靠性，而且还确保所有功能都集成在密封的单块中控面板上，免受车箱内常见不良因素的影响(如各种液体以及灰尘等颗粒物)。

　　不过，按钮替代在解决了某些问题的同时，也会带来新的设计挑战。机械按钮可以通过触觉为司机提供反馈，但电容式触摸设计则要通过其他人体感官输入来提供反馈(比方说要通过视觉来观察LED按钮状态，通过听觉来获得蜂鸣器反馈等)。

　　电阻触摸屏尽管看上去与电容式触摸屏差不多，但仍具有一些机械特性。电阻触摸屏基于压力检测而不是触摸传感技术，因而会影响其在汽车环境中长时间内的耐用性与性能表现。电容式触摸屏相对于电阻触摸屏而言，其长时间耐用性表现良好，适合车内的各种温度，比较耐磨而且透明度更高，因此在新的车载信息娱乐系统中更受欢迎。

　　透明度越高，所需的背光强度就越低，这有助于降低系统功耗，进而减少整体系统功耗，因此对那些电子模块封装尺寸与模块布局局限较大、电源管理高度复杂的系统而言，至关重要。以下给出一个框架中嵌入电容式触摸板的导航设备设计实施方案。

　　对采用机械输入控制器(类似游戏操纵杆的控制器)而不是触摸屏的中控面板设计而言，触摸板除了提供传统的菜单控制(类似于笔记本的触摸板)之外，还能提供手写识别等更多特性，而且还具有触摸传感技术相对于机械设计的所有优势。

　　接近感应

　　接近感应比按钮增强和按钮替代更进一步。利用接近感应功能，我们甚至可以完全不使用按钮，这样就实现了全面的设计灵活性，支持任意模块封装尺寸，而且也提高了系统可靠性。接近感应技术主要应用于照明控制领域，如车厢顶灯(见下)、门侧储物盒以及存储箱照明应用。

　　车内乘客检测是接近感应应用的又一实例，我们可将其应用于车门把手(免钥入车系统)和汽车中控面板(检测司机或乘客是否伸手去操纵控制按钮，并相应定制按钮功能)中。

　　电容感应这个小小的概念并不简单，有了它，我们就能带来HMI设计的革命，再也不受此前机械元件的局限性束缚了。时间将告诉我们一级厂商和OEM厂商推广这项技术到底会有多快、多广，不过就电容感应技术在消费市场中的发展轨迹来看，许多汽车爱好者都希望这项技术尽快在各大汽车平台上得以推广。