汽車人機界面的革命 觸摸屏與增強型按鈕帶來更多可定制功能

　　人機界面 (HMI) 通常包括讓司機與車輛互動的多個系統。在目前的汽車設計中，HMI 還可向司機顯示車輛反饋信息。

　　只要我們打開車門，這種人機互動就開始了，而且在駕駛過程中一直持續運行，直至司機下車鎖上車門為止。這種人機互動要實現司機感官輸入的最佳平衡，確保駕駛體驗既安全，又有樂趣。

　　改善司機駕駛體驗較常見的 HMI 系統模塊包括免鑰入車系統、電動座椅調節、后視鏡控制、車上乘客檢測等，而最重要的則是大部分人機互動發生區域—車輛中控面板(center stack)。

　　目前，越來越多的公司都在嘗試推出新的技術，希望汽車也具備消費類電子產品的功能與特性。此外，HMI也在不斷擴展，使司機能夠控制并使用手機、MP3播放器乃至車載信息娛樂系統等個人電子設備。

　　隨著機械按鈕被電容式觸摸按鈕取代、電阻觸摸屏被電容式觸摸屏取代，標準燈泡被高亮度 LED 取代，以及標準色彩被色彩混合解決方案所取代，司機如何與上述系統進行互動的方式也在發生巨大變化。

　　汽車產業正經歷著一場偉大的人機界面技術變革，不斷改變著司機和乘客與車輛的互動方式。回顧過去幾年推出的一些新產品，看看目前正在開發中的產品，我們可以肯定地說，今后購買新轎車時肯定會獲得更多新的特性與功能。

　　汽車市場所面臨的挑戰之一在于，上述新技術的推廣以及汽車適應這些新技術需要多長時間。目前，半導體公司推出了各種符合車載使用的產品以及配套使用的集成開發工具，使車載系統設計人員能夠設計、測試、優化并推出各種方案，而此前這些設計方案往往只能在消費類電子領域才會看到。

　　舉例來說，電容式觸摸技術支持高度的靈活性與可定制性，使車載設計人員能將新特性與現有機械設計相結合，以增強功能，取代傳統按鈕，采用觸摸板輸入與電容式觸摸屏等，支持接近感應技術或上述各種功能的組合。

　　CapSense 建立在賽普拉斯混合信號陣列產品系列 PSoC基礎之上，為在單芯片上集成電容感應、接近檢測及電容式觸摸屏等功能塊提供了一種靈活而廉價的方式，從而顯著增強了 PSoC 的標準模擬可編程性。集成度取決于使用的產品以及可用的內部芯片資源。

　　按鈕功能增強

　　按鈕功能增強是指通過電容感應技術來配合或進一步豐富傳統機械按鈕的功能。通過在車載信息娛樂系統模塊中集成相應功能并對按鈕進行編程，可滿足司機的各種偏好。

　　電容感應技術可通過添加功能層來提供下文接近感應部分將要介紹的按鈕功能預覽或接近檢測等簡單功能，從而實現重要價值。

　　上圖顯示了用機械按鈕和電容感應技術實施的傳統面板。只要觸摸按鈕(如圖 1(a)所示)，我們便可通過顯示屏預覽經編程后按鈕的功能；按下按鈕則能執行預編程的命令(如圖1(b)所示)。

　　按鈕功能多種多樣，其中包括無線電臺預設、保存播放列表、快速電話撥號以及導航系統的常用目的地等。電容式觸摸技術還可用作一種冗余安全特性，以檢測電子穩定控制系統(ESC)關閉開關等關鍵功能(function-critical)機械開關是否出現卡死故障。

　　按鈕替代

　　按鈕替代則是指完全采用電容式觸摸按鈕來替代中控面板(module switch panel)上的所有機械按鈕(如圖2所示)。在此情況下，電容感應技術消除了機械設計在曲率、外覆層材料等方面的限制，重要的是解決了復雜設計的制造工藝問題，從而極大地提供了設計靈活性。

　　電容感應技術集成了接近感應功能，進一步提高系統集成度。接近感應只有在檢測到物體或人接近時才打開中控面板的背光，以喚醒系統進入全面工作模式。電容感應技術的另一大優勢在于，不僅消除了機械部件隨時間推移而發生故障的可能性，提高系統的可靠性，而且還確保所有功能都集成在密封的單塊中控面板上，免受車箱內常見不良因素的影響(如各種液體以及灰塵等顆粒物)。

　　不過，按鈕替代在解決了某些問題的同時，也會帶來新的設計挑戰。機械按鈕可以通過觸覺為司機提供反饋，但電容式觸摸設計則要通過其他人體感官輸入來提供反饋(比方說要通過視覺來觀察LED按鈕狀態，通過聽覺來獲得蜂鳴器反饋等)。

　　電阻觸摸屏盡管看上去與電容式觸摸屏差不多，但仍具有一些機械特性。電阻觸摸屏基于壓力檢測而不是觸摸傳感技術，因而會影響其在汽車環境中長時間內的耐用性與性能表現。電容式觸摸屏相對于電阻觸摸屏而言，其長時間耐用性表現良好，適合車內的各種溫度，比較耐磨而且透明度更高，因此在新的車載信息娛樂系統中更受歡迎。

　　透明度越高，所需的背光強度就越低，這有助于降低系統功耗，進而減少整體系統功耗，因此對那些電子模塊封裝尺寸與模塊布局局限較大、電源管理高度復雜的系統而言，至關重要。以下給出一個框架中嵌入電容式觸摸板的導航設備設計實施方案。

　　對采用機械輸入控制器(類似游戲操縱桿的控制器)而不是觸摸屏的中控面板設計而言，觸摸板除了提供傳統的菜單控制(類似于筆記本的觸摸板)之外，還能提供手寫識別等更多特性，而且還具有觸摸傳感技術相對于機械設計的所有優勢。

　　接近感應

　　接近感應比按鈕增強和按鈕替代更進一步。利用接近感應功能，我們甚至可以完全不使用按鈕，這樣就實現了全面的設計靈活性，支持任意模塊封裝尺寸，而且也提高了系統可靠性。接近感應技術主要應用于照明控制領域，如車廂頂燈(見下)、門側儲物盒以及存儲箱照明應用。

　　車內乘客檢測是接近感應應用的又一實例，我們可將其應用于車門把手(免鑰入車系統)和汽車中控面板(檢測司機或乘客是否伸手去操縱控制按鈕，并相應定制按鈕功能)中。

　　電容感應這個小小的概念并不簡單，有了它，我們就能帶來HMI設計的革命，再也不受此前機械元件的局限性束縛了。時間將告訴我們一級廠商和OEM廠商推廣這項技術到底會有多快、多廣，不過就電容感應技術在消費市場中的發展軌跡來看，許多汽車愛好者都希望這項技術盡快在各大汽車平臺上得以推廣。