Microchip Technology Inc. 人機(jī)界面部 全球營銷經(jīng)理 Andreas Guete
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)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 開關(guān)這樣問世已逾百年的老產(chǎn)品。有了 IoT,研發(fā)人員往往可以為產(chǎn)品增添遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 出幾年前所能想象的額外的新功能。例如,現(xiàn)在只要一個(gè)電燈開關(guān)就可以在準(zhǔn)備睡覺時(shí)關(guān)掉家里所有的燈,調(diào)節(jié)家里任意一盞燈的燈光顏色和亮度,設(shè)置照明方案的自動(dòng)執(zhí)行順序以及無論是否在家都可通過智能手機(jī)對這一切進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
然而, IoT 設(shè)備同時(shí)還是嵌入式產(chǎn)品,也就是說用戶無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(zhàn)和機(jī)遇
由 IoT 引發(fā)的用戶界面(UI)是為用戶帶來不少裨益(但不僅限于連接)的一個(gè)關(guān) 鍵因素�，F(xiàn)在客戶對 UI 的期望越來越高,特別是針對嵌入式設(shè)備還限定了低功耗、 小尺寸和低成本等要求。要迎合用戶期望研發(fā)出具有這些嵌入式需求的時(shí)尚 UI 確 實(shí)是一大挑戰(zhàn),然而應(yīng)對這一挑戰(zhàn)也是決定一個(gè)產(chǎn)品成功的關(guān)鍵要素。21 世紀(jì)的 電燈開關(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,是人類從起源之初就一直使用的基本交流方法,也是我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠�。我們只要向上揮手就“開燈”,簡單的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)來“調(diào)亮燈光”。調(diào)暗燈光或關(guān)燈無需過多解釋了。基于手勢的用戶界面是非常直觀的。將手勢應(yīng)用于控制將會(huì)在消費(fèi)者可用性和工業(yè)設(shè)計(jì)方面帶來一系列的改進(jìn),而且這些都可以在項(xiàng)目預(yù)算范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
運(yùn)用電場
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(xiàn)上 述功能。這些控制器基于 Microchip GestIC®專利技術(shù)而設(shè)計(jì),通過電場來檢測人 體手部的動(dòng)作(見圖 1 和圖 2)。
圖 1:GestIC®技術(shù)運(yùn)用電場來檢測手部動(dòng)作
圖 2:手部動(dòng)作干擾電場時(shí)就能檢測到手勢
由于采用了電容式傳感技術(shù),該系統(tǒng)不需要任何照明,而且這一操作的實(shí)現(xiàn)也不需要透鏡或是開口。例如,利用無縫集成的手勢檢測板,電燈開關(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(nèi)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)宗旨,可對環(huán)境變化作自動(dòng)校準(zhǔn),備有片 上手勢檢測功能。這一技術(shù)無需主機(jī)計(jì)算,且配有自動(dòng)喚醒/休眠功能。后者不僅 是滿足系統(tǒng)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(xiàn)了永遠(yuǎn)工作著的用戶界面,迎合 了我們對電燈開關(guān)的期望。當(dāng)你的手一靠近電燈開關(guān),自動(dòng)喚醒功能就會(huì)被觸發(fā), 在你控制開關(guān)之前提前照亮這一區(qū)域。人們往往是在黑暗中使用電燈開關(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(nèi)的任意導(dǎo)電材料制成電極就能產(chǎn)生電場,實(shí)現(xiàn)傳感 功能。內(nèi)置的模擬前端,加上 32 位內(nèi)核中運(yùn)行的固件,可以感應(yīng)到因用戶手部動(dòng) 作而產(chǎn)生的任意電場變化并進(jìn)行相關(guān)處理,從而識(shí)別出相應(yīng)手勢并提供用戶手部的 X-Y-Z 坐標(biāo)信息。這個(gè)內(nèi)置的模擬和數(shù)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(tǒng)造成影響。
該系列的所有控制器產(chǎn)品均通過 I2C 連接至一個(gè)可選主機(jī)。手勢信息就這樣被傳送 到主機(jī),有了這個(gè)簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見圖 3),控制器可以快速集成至任意一個(gè)設(shè) 備。
圖 3:采用 MGC3030 3D 手勢控制器的 GestIC®拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
此外,它們對主機(jī)的需求降至最低,手勢端口還支持無主機(jī)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)品開發(fā)過程 中根本無需進(jìn)行軟件開發(fā),即可實(shí)現(xiàn)基于手勢的用戶界面,從而大大加快產(chǎn)品上市。
采用 GestIC 技術(shù)的設(shè)計(jì)工作借助圖形用戶界面(GUI)來完成,可以定制行為, 選擇對應(yīng)的手勢,并且將有關(guān)設(shè)置和時(shí)序信息傳遞給應(yīng)用。
Microchip 的手勢控制器可提供一系列強(qiáng)大的功能,涵蓋了 3D 手勢以及觸摸和接 近檢測。根據(jù) X-Y-Z 坐標(biāo)信息,可增加實(shí)時(shí)跟蹤自由空間運(yùn)動(dòng)的功能。
圖 4:MGC3030 3D 手勢控制器
結(jié)論
GestIC 技術(shù)支持多樣化的、強(qiáng)大的手勢功能。這種 UI 方式的優(yōu)勢體現(xiàn)于各種家庭 自動(dòng)化應(yīng)用,包括但不限于室內(nèi)照明、音頻、采暖、空調(diào)、窗戶、百葉窗和防曬系 統(tǒng)等用例。而可以檢測隨意手勢的功能則成功實(shí)現(xiàn)了接聽/拒接電話來電的操作, 有效降低了駕駛員行車時(shí)分心的情況。僅憑一個(gè)簡單的手部動(dòng)作即可令無線音箱快 進(jìn)播放下一首曲目,而一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作就能調(diào)節(jié)音量高低。當(dāng)人們能選擇以無需接觸 任何物體的方式來實(shí)現(xiàn)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(yīng)的時(shí) 代真正到來了(而目前的沖水感應(yīng)器僅僅只能檢測到運(yùn)動(dòng)而非精確的動(dòng)作)。 |
