高分辨率觸摸功能的人機界面在小家電上的應用

我們現在看到支持多點觸控的互動式人機界面（HMI），在現代各種行業(yè)領域電子硬件中采用的比例越來越大。技術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，HMI設計者可以意識到，保持產品的一致性，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方面的挑戰(zhàn)。

電容式觸摸屏的多點觸控功能已經被廣泛運用在消費電子和計算機市場?，F在并開始拓展到更多不同的領域。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，但在近期，已經開始應用在如冰箱，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據傳送至LCD顯示。相反FT900抓取所有的觸摸數據并通過用戶的觸摸輸入，控制人機界面，并它們連接到相關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，旋轉等）的不同階段。所有相關的圖像內容存儲在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，FT813通過其創(chuàng)新的面向對象的架構，來簡化人機界面的架構。其將所有音頻（音調丶蜂鳴聲等）和影像（重疊丶字體，圖像，模板等）輸出作為簡單對象。這樣做的結果是，圖像內容可以以逐線顯示方式呈現（以1/16像素的分辨率），而不是需要大量內存的幀緩存，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。

以上詳述的HMI系統(tǒng)的零件數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對象的圖形架構，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。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。

多點觸摸的技術能夠讓人以更直觀的方式來操作，市場上也出現越來越大的相關需求。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，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。