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关键字：电容式接近感应 免触控界面 接近传感器 汽车信息娱乐系统
免触控用户界面已经成为汽车设计工程师的新趋势。有多种方法可以实现此功能，其中之一是采用接近感应。接近感应是没有接触、在一定的距离检测人体或金属等物体的技术。可以采用红外线（IR）、光学、超声波和电容式感应实现接近感应。这些技术各有利弊，因此选择正确的技术取决于您的具体应用。
电容式接近感应由于众多内在优势而变得日益流行，如：低功耗、低成本以及能够集成其它用户界面功能，如：采用相同传感器的触摸按键与滑条。
我们在本文中将探讨如何实现电容式接近感应、其优势以及其不同特性如何适合于汽车应用。文章最后则会举例说明如何在汽车信息娱乐系统中实现电容式接近感应解决方案。
人机界面接近应用
目前，汽车OEM厂商正在针对多种应用评估电容式接近感应解决方案。较常用的应用包括：
● 信息娱乐系统：适用于音频面板、导航系统和HVAC面板的接近式唤醒应用；例如，当手部接近系统时开启音频面板照明。
● 3D手势：电容式接近感应还可以用于支持3D手势，如：滚动或侧滑。
● 无钥匙进入系统：通过检测手部接近门把手而启动汽车解锁程序。
● 内部照明控制：切换车辆内部照明；例如，手套箱或门灯的开关。应用示例
现在我们来看一下采用赛普拉斯CapSense接近感应解决方案能够实现的具体解决方案实例。本例是基于“接近式唤醒”功能。最终应用是汽车信息娱乐系统中的典型触摸屏。
要求在司机手指或手部接近时启动显示屏照明。此功能的优势是在不使用时关闭显示屏和/或用户界面，以免在驾驶过程中干扰司机，同时要求在手部接近时开启照明。
为了实现最佳体验，需要至少4~5厘米的检测距离。另外还需要附加决策算法，以防止误判的触发。由于灵敏度高，因此噪声干扰有可能影响接近传感器的正常操作。PCB的电气与机械设计应当能够避免邻近电缆或导电屏幕产生的噪声干扰。如前所述，传感器实现方案应当严格遵守控制器供应商指定的指导原则。
图2：汽车信息娱乐系统中的接近式唤醒功能实现
另一个要求是在系统中支持3D手势，其允许司机在不实际触摸屏幕的情况下使用基本功能。3D手势包括水平/垂直的空中滑动或者根据手部与界面之间距离的检测。同时采用两个或更多电容式接近传感器可以实现简单的空间手势，如：检测手部在设备前面的挥动。此外，接近感应还可用于在汽车显示屏上启动菜单及常用功能，它们在不用时会关闭。这些菜单如果一直显示会让屏幕显得很乱，而接近传感器可以用于降低用户完成选择后图形用户界面的复杂性。
未来的许多汽车信息娱乐系统都会采用电容式触摸屏以及电容式接近感应。这种架构涉及用于触摸屏的触摸控制器和用于接近检测的CapSense控制器。另外这两种控制器还需要能够相互通信，以便于实现同步。根据具体的最终系统，另外还可能实现同时的接近与触摸扫描。
汽车环境给系统设计人员带来众多挑战，如：极端温度、噪声状况以及对质量与可靠性的更高预期。汽车控制器可以提供5厘米乃至更远的接近感应。这些控制器具有被称为CSD PLUS的稳健型电容式感应算法，其能够抵抗EMC噪声与电源电压变化。另外其还能够提供其它用户界面功能，如：触摸按键和滑条，从而能够在单芯片解决方案中集成所有功能。此类控制器还能够通过LED和蜂鸣器提供音频/可视反馈。
图3：汽车信息娱乐面板中HMI系统的系统级方框图
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