高分辨率觸摸功能的人機界面在小家電上的應用

我們現(xiàn)在看到支持多點觸控的互動式人機界面（HMI），在現(xiàn)代各種行業(yè)領(lǐng)域電子硬件中采用的比例越來越大。技術(shù)的更新帶來一種更為方便而廣泛的控制方法，相較于過去較為笨重的機電HMI（如小鍵盤），支持多點觸控的互動式人機界面（HMI）接口將更吸引人且更簡便操作。通過這個技術(shù)，HMI設計者可以意識到，保持產(chǎn)品的一致性，以及整體的美觀，將大幅提升使用者的觀感。下面的文章將介紹如何創(chuàng)建一個更有效的電容式觸摸人機界面，以充分滿足當前工程團隊所面臨的許多觀念與技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。

電容式觸摸屏的多點觸控功能已經(jīng)被廣泛運用在消費電子和計算機市場?，F(xiàn)在并開始拓展到更多不同的領(lǐng)域。其中之一是高利潤的家電市場。雖然觸摸屏相對還是比較新的互動技術(shù)，但在近期，已經(jīng)開始應用在如冰箱，電飯煲，洗衣機等商品上。

電容式觸摸可以在同一時間感測多個觸摸點，因此能夠準確地檢測出各種復雜的用戶手勢。除了對多點觸控操作的支持，電容式觸摸還比傳統(tǒng)電阻式觸摸屏更加穩(wěn)定，因為不需直接在屏幕上施加壓力（需要時可外加防護玻璃），所以相較于電阻式觸摸屏，電容屏更適合需要苛刻的工作環(huán)境于家用電器。

圖1：使用EVE技術(shù)的多點觸控洗衣機的HMI示意圖

在圖1的示意圖描述了洗衣機在顯示屏模塊的原理圖，用戶可以通過多點觸控對高分辨率的HMI進行各種操作，并支持各種手勢的控制，比如雙指觸碰丶翻頁丶頁面復制粘貼丶調(diào)整大小和長按功能等。主控部分是FT900微控制器（MCU）為核心的MM900A1A模塊，透過其IO端口連結(jié)至FTDI最新的嵌入式視頻引擎（EVE）FT813圖形控制器來做屏幕顯示。

除了圖形控制器，該FT813演示板采用了WVGA分辨率的液晶顯示器， 24位RGB并行接口，和一個I2C串行接口的FocalTech觸摸控制器。另外此MM900A1A模塊的主控制器是FT900高性能MCU，其SD卡可存儲圖像內(nèi)容，另外使用一個QSPI接口連到FT813用于HMI控制并把所有的圖像數(shù)據(jù)傳送至LCD顯示。相反FT900抓取所有的觸摸數(shù)據(jù)并通過用戶的觸摸輸入，控制人機界面，并它們連接到相關(guān)的菜單如主菜單丶子菜單丶設置和洗滌進展菜單。在主菜單中有滾動的選項，洗滌類型的屬性，選擇設置丶洗滌丶鍵盤鎖等的設置菜單中并允許用戶調(diào)整亮度和音量，以滿足他們的特定偏好。洗滌菜單包括進度條來指示在洗滌循環(huán)（洗滌，漂洗，旋轉(zhuǎn)等）的不同階段。所有相關(guān)的圖像內(nèi)容存儲在MM900A1A的SD卡上，并隨后下載到FT813過QSPI接口。

FT813具有同時跟蹤多達5個觸摸點和區(qū)分總共255不同的對象的能力。與EVE系列的設備一樣，F(xiàn)T813通過其創(chuàng)新的面向?qū)ο蟮募軜?gòu)，來簡化人機界面的架構(gòu)。其將所有音頻（音調(diào)丶蜂鳴聲等）和影像（重疊丶字體，圖像，模板等）輸出作為簡單對象。這樣做的結(jié)果是，圖像內(nèi)容可以以逐線顯示方式呈現(xiàn)（以1/16像素的分辨率），而不是需要大量內(nèi)存的幀緩存，可以節(jié)省下大量的幀緩沖器所需的成本。此外，相對于32位的MCU而言，更便宜的8位或16位MCU已經(jīng)足夠使用，另外IC之間通信也從傳統(tǒng)的寬并行總線也變成更簡單的SPI架構(gòu)。

以上詳述的HMI系統(tǒng)的零件數(shù)量將遠比一般預期更小，不僅節(jié)省PCB成本，并由于開發(fā)簡單，將有效縮短開發(fā)時間。因此，相比較于傳統(tǒng)的多點觸控人機界面，此方案不僅節(jié)省成本并能有效節(jié)省所需的空間。另一個重要特點是面向?qū)ο蟮膱D形架構(gòu)，因為所有顯示的圖像被視為對象，動畫相對容易地僅通過更新的對象的坐標來實現(xiàn)。單個對象，也可以重復顯示在多個位置，而無需另外創(chuàng)建。

圖2：用于HMI實現(xiàn)的硬件-包括MM900A1A模塊和FT813演示板

FT813是FTDI在新一代EVE中的其中一項產(chǎn)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。這意味著它能提供像家用電器所用的主流的顯示格式（7吋以上），此外新一代產(chǎn)品的存儲器已從256kB擴大到1MB.FT813為緊湊的56引腳VQFN封裝。

多點觸摸的技術(shù)能夠讓人以更直觀的方式來操作，市場上也出現(xiàn)越來越大的相關(guān)需求。在這篇文章中所述的應用范例將一個高度復雜的HMI系統(tǒng)，用符合成本效益，又簡單使用的方式，來可造出各種酷炫的UI的解決方案。使用EVE的HMI架構(gòu)，不但可用于各種不同應用的MCU上，又可顯著減少電路板空間及組件成本。