高分辨率触摸功能的人机界面在小家电上的应用

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我们现在看到支持多点触控的互动式人机界面（HMI），在现代各种行业领域电子硬件中采用的比例越来越大。技术的更新带来一种更为方便而广泛的控制方法，相较于过去较为笨重的机电HMI（如小键盘），支持多点触控的互动式人机界面（HMI）接口将更吸引人且更简便操作。通过这个技术，HMI设计者可以意识到，保持产品的一致性，以及整体的美观，将大幅提升使用者的观感。下面的文章将介绍如何创建一个更有效的电容式触摸人机界面，以充分满足当前工程团队所面临的许多观念与技术方面的挑战。
       
        电容式触摸屏的多点触控功能已经被广泛运用在消费电子和计算机市场。现在并开始拓展到更多不同的领域。其中之一是高利润的家电市场。虽然触摸屏相对还是比较新的互动技术，但在近期，已经开始应用在如冰箱，电饭煲，洗衣机等商品上。
       
        电容式触摸可以在同一时间感测多个触摸点，因此能够准确地检测出各种复杂的用户手势。除了对多点触控操作的支持，电容式触摸还比传统电阻式触摸屏更加稳定，因为不需直接在屏幕上施加压力（需要时可外加防护玻璃），所以相较于电阻式触摸屏，电容屏更适合需要苛刻的工作环境于家用电器。

       
       
        图1：使用EVE技术的多点触控洗衣机的HMI示意图

       
        在图1的示意图描述了洗衣机在显示屏模块的原理图，用户可以通过多点触控对高分辨率的HMI进行各种操作，并支持各种手势的控制，比如双指触碰丶翻页丶页面复制粘贴丶调整大小和长按功能等。主控部分是FT900微控制器（MCU）为核心的MM900A1A模块，透过其IO端口连结至FTDI最新的嵌入式视频引擎（EVE）FT813图形控制器来做屏幕显示。
       
        除了图形控制器，该FT813演示板采用了WVGA分辨率的液晶显示器， 24位RGB并行接口，和一个I2C串行接口的FocalTech触摸控制器。另外此MM900A1A模块的主控制器是FT900高性能MCU，其SD卡可存储图像内容，另外使用一个QSPI接口连到FT813用于HMI控制并把所有的图像数据传送至LCD显示。相反FT900抓取所有的触摸数据并通过用户的触摸输入，控制人机界面，并它们连接到相关的菜单如主菜单丶子菜单丶设置和洗涤进展菜单。在主菜单中有滚动的选项，洗涤类型的属性，选择设置丶洗涤丶键盘锁等的设置菜单中并允许用户调整亮度和音量，以满足他们的特定偏好。洗涤菜单包括进度条来指示在洗涤循环（洗涤，漂洗，旋转等）的不同阶段。所有相关的图像内容存储在MM900A1A的SD卡上，并随后下载到FT813过QSPI接口。
       
        FT813具有同时跟踪多达5个触摸点和区分总共255不同的对象的能力。与EVE系列的设备一样，FT813通过其创新的面向对象的架构，来简化人机界面的架构。其将所有音频（音调丶蜂鸣声等）和影像（重叠丶字体，图像，模板等）输出作为简单对象。这样做的结果是，图像内容可以以逐线显示方式呈现（以1/16像素的分辨率），而不是需要大量内存的帧缓存，可以节省下大量的帧缓冲器所需的成本。此外，相对于32位的MCU而言，更便宜的8位或16位MCU已经足够使用，另外IC之间通信也从传统的宽并行总线也变成更简单的SPI架构。
       
        以上详述的HMI系统的零件数量将远比一般预期更小，不仅节省PCB成本，并由于开发简单，将有效缩短开发时间。因此，相比较于传统的多点触控人机界面，此方案不仅节省成本并能有效节省所需的空间。另一个重要特点是面向对象的图形架构，因为所有显示的图像被视为对象，动画相对容易地仅通过更新的对象的坐标来实现。单个对象，也可以重复显示在多个位置，而无需另外创建。

       
       
        图2：用于HMI实现的硬件-包括MM900A1A模块和FT813演示板

       
        FT813是FTDI在新一代EVE中的其中一项产品。跟上一代相比，它具有更高的分辨率，支持之前的512×512像素到第二代800×600像素。这意味着它能提供像家用电器所用的主流的显示格式（7吋以上），此外新一代产品的存储器已从256kB扩大到1MB.FT813为紧凑的56引脚VQFN封装。
       
        多点触摸的技术能够让人以更直观的方式来操作，市场上也出现越来越大的相关需求。在这篇文章中所述的应用范例将一个高度复杂的HMI系统，用符合成本效益，又简单使用的方式，来可造出各种酷炫的UI的解决方案。使用EVE的HMI架构，不但可用于各种不同应用的MCU上，又可显着减少电路板空间及组件成本。