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Microchip物联网领域3D手势应用
2022-11-26 540次

  物联网(IoT)该设备不仅诠释了最新的通信技术和云连接,还重新定义了像灯开关这样出现了一百多年的老产品。有了它。IoT,研发人员经常可以增加比多年前想象的更多的新功能。例如,现在只要一个灯开关可以在准备睡觉时关闭家里所有的灯,调整家里任何灯的颜色和亮度,设置照明方案的自动执行顺序,并通过智能手机远程操作。IoT该设备也是一种嵌入式产品,换句话说,客户可以提前阅读操作手册的情况下进行操作和控制。


  挑战和机遇

  由IoT引发的用户界面(UI)是为用户带来不少裨益(但不仅限于连接)的一个关键因素。现在客户对 UI 的期望越来越高,特别是针对嵌入式设备还限定了低功耗、小尺寸和低成本等要求。要迎合用户期望研发出具有这些嵌入式需求的时尚 UI 确实是一大挑战,然而应对这一挑战也是决定一个产品成功的关键要素。21 世纪的电灯开关会是什么样的呢?我们又该如何充分利用IoT,而不仅局限于“连接一切事物”的基本概念呢?

  手势或有含义的手部动作,是人类从起源之初就一直使用的基本交流方法,也是我们日常生活的一部分。我们只要向上挥手就“开灯”,简单的顺时针旋转来“调亮灯光”。调暗灯光或关灯无需过多解释了。基于手势的用户界面是非常直观的。将手势应用于控制将会在消费者可用性和工业设计方面带来一系列的改进,而且这些都可以在项目预算范围内实现。


  运用电场

  Microchip 的 MGC3030/3130 手势控制器提供了真正的单芯片手势检测,可实现上述功能。这些控制器基于 Microchip GestIC®专利技术而设计,通过电场来检测人体手部的动作(见图 1 和图 2)。



  图 1:GestIC®技术运用电场来检测手部动作



  图 2:手部动作干扰电场时就能检测到手势


  由于采用了电容式传感技术,该系统不需要任何照明,而且这一操作的实现也不需要透镜或是开口。例如,利用无缝集成的手势检测板,电灯开关可以有一个光滑的表面;它甚至可以隐藏在石膏板后面,与房间的室内设计融为一体而不会有破损。

  这款手势控制器完全以嵌入式用途为设计宗旨,可对环境变化作自动校准,备有片上手势检测功能。这一技术无需主机计算,且配有自动唤醒/休眠功能。后者不仅是满足系统低功耗需求的一个关键因素,而且对用例而言也是至关重要的。自动唤醒功能提供 7 天 24 小时全天候的手势检测,实现了永远工作着的用户界面,迎合了我们对电灯开关的期望。当你的手一靠近电灯开关,自动唤醒功能就会被触发,在你控制开关之前提前照亮这一区域。人们往往是在黑暗中使用电灯开关的,因此这是一个非常有用的特性。

  用包括印刷电路板(PCB)在内的任意导电材料制成电极就能产生电场,实现传感功能。内置的模拟前端,加上 32 位内核中运行的固件,可以感应到因用户手部动作而产生的任意电场变化并进行相关处理,从而识别出相应手势并提供用户手部的X-Y-Z 坐标信息。这个内置的模拟和数字噪声滤波功能从根本上保障了手势检测的可靠性。即使是动态的、不断变化的环境也不会对该系统造成影响。

  该系列的所有控制器产品均通过 I2C 连接至一个可选主机。手势信息就这样被传送到主机,有了这个简单的拓扑结构(见图 3),控制器可以快速集成至任意一个设备。



  图 3:采用 MGC3030 3D 手势控制器的 GestIC®拓扑结构


  此外,它们对主机的需求降至最低,手势端口还支持无主机使用。凭借这个手势端口功能,特定的手势可以轻松映射到可配置输入/输出接口。这样,产品开发过程中根本无需进行软件开发,即可实现基于手势的用户界面,从而大大加快产品上市。

  采用 GestIC 技术的设计工作借助图形用户界面(GUI)来完成,可以定制行为,选择对应的手势,并且将有关设置和时序信息传递给应用。

  Microchip 的手势控制器可提供一系列强大的功能,涵盖了 3D 手势以及触摸和接近检测。根据 X-Y-Z 坐标信息,可增加实时跟踪自由空间运动的功能。



  图 4:MGC3030 3D 手势控制器


  GestIC技术支持多样化、强大的手势功能。这种手势功能。UI该方法的优点反映在各种家庭自动化应用中,包括但不限于室内照明、音频、加热、空调、窗户、百叶窗和防晒系统。能够检查随机手势的功能成功地实现了接听/拒绝接听电话的操作,有效地减少了驾驶员驾驶时的分心。无线扬声器可以通过简单的手动作快速播放下一个曲目,而旋转动作可以调节音量。当我们可以选择不接触任何物体来控制厕所的水冲洗时,我们就会知道嵌入式手势感应的时代真的到来了(目前的水冲洗传感器只能检测运动,而不是准确的动作)。

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