微芯电容传感和3D手势方案打进欧美日韩汽车市场

【导读】由于可靠性问题，电容传感和3D手势方案一直很难做进汽车市场。不过，微芯（Microchip）这次令人刮目相看，电容传感和3D手势方案不仅做到经常日晒雨淋的车门把手上，而且做进日韩欧美的一线汽车品牌之中。

一直以来，电容触摸和3D手势控制方案由于可靠性问题和误触发问题不受汽车厂商和Tier-1供应商青睐，但Microchip（微芯科技）正在改写历史，自并购电容触摸解决方案领先供应商Atmel以来，Microchip一直在努力把电容触摸控制解决方案导入车载触摸屏市场。

Microchip资深嵌入式系统工程师Jerry Wang透露：“目前在路上跑的一线汽车品牌（包括国产、欧美品牌车辆）车载中控触摸屏中，有2/3用了我们的maXTouch触摸屏控制器。高耐用性、耐久性、抗潮湿以及完整的车规级产品等特性，让我们的产品能广泛应用于汽车中控触摸屏中。”

图1：Microchip汽车电容触摸屏成功案例

Jerry Wang表示，汽车娱乐系统、导航系统触摸屏、车机系统的电容式触摸屏应用，也是Microchip电容触摸控制方案在车辆上占得比较大份额的应用市场。我们的客户已经包括欧美一线大厂和一些Tier-1配套供应商，例如日本的本田、丰田，韩国起亚、现代，欧美的通用，德国的大众系列，法国的雷诺等。

图2：Microchip占据约70%汽车电容触摸屏市场

除了以上应用，汽车头顶天窗控制、后视镜控制、液晶仪表板上的显示、空调面板显示，甚至还有一些简单控制类部分的应用，都可以用电容触摸方案来实现。Jerry Wang说：“捷豹最新的准SUV汽车已经采用了我们的3D芯片实现了天窗的手势控制，乘客只需要挥动手势就可以控制天窗遮阳帘的收放。”

把Microchip电容触摸解决方案的防水特性表现得淋漓尽致的一个应用是汽车门把手触摸开关。我们知道，车辆门把手安装在车身外，在大雨和暴雨天气也必须能够可靠工作。如果电容触摸开关的防水特性做得不是特别理想，很容易导致误触发，或是没有办法触发。可喜的是，Microchip的电容触摸门把手开关经受住了暴雨天气的考验。

图3：Microchip可以提供防水电容触摸门把手解决方案

Microchip触摸控制解决方案已经覆盖一维、两维、三维。一维方案主要针对按键、滑条、滚轮应用；两维方案主要针对触摸屏或触摸板，可以报坐标或是简单的手势应用；三维方案主要针对手势控制，如捷豹SUV上使用的天窗遮阳帘手势控制，就是空间手势传感、检测人手的特定手势。

一维解决方案内部集成检测算法和检测代码，客户只需要通过IO口/通信口，进行控制或是接收触摸检测的状态，给后续的主控使用就可以了。目前Microchip的MTCH、CAP、AT42QT等家族都是一维电容触摸解决方案。

Microchip目前针对汽车应用提供两个比较新的一维电容触摸控制解决方案，一个是防水门把手上的参考设计，另外一个是脚踢传感器。脚踢传感器方案目前是基于SAM HA1家族，收发器已经并在里面，但车厂可能会指定CAN/LIN的收发器等，这时就可以用通用的单片机，外部扩一个收发器，也可以自动搭配一个都行。汽车门把手电容触摸方案的防水算法已经申请了专利。

两维电容触摸解决方案可以实现一些手势识别控制，比如四个方向的滑动、转圈和两指的手势，都可以识别。Microchip的方案有抗干扰的能力，可以支持厚手套，人在穿戴厚手套也可以识别，还有书写笔的控制，书写笔可能是有缘、无缘的，都可以支持。另外抗潮湿特性强，如果存在湿气还可以保证正确检测到手指手势，避免误操作。目前宝马、戴姆勒、现代、丰田的车型都已有成功应用。

图4：未来汽车可能被电容触摸和3D手势方案占据的应用

三维手势识别方案采用Microchip的专用芯片MGC家族，内建空间手势识别检测库，算法也是内建在库里，只需要通过四个电极构成框架式的结构，类似于capsensor的检测，可以识别在此范围内的常见手势，比如上下左右的滑动、转圈、四个方向的扫动和空中转动的手势等，和Sony智能音箱的操作基本类似。Jerry Wang自豪地说：“我们的3D手势识别解决方案已经通过AEC-Q100认证。”

目前市场上不同厂家采用不同的手势检测方案，大致有GestIC识别、摄像头识别和红外识别。宝马7系搭载摄像头手势识别系统，包括两个摄像头、红外检测和MPU，BOM成本接近200美金，可以实现远距离的检测，因为它是用比较高性能的MPU实现的，可以检测很多手势，成本是非常高的。

Microchip的方案采用GestIC做近场检测，检测距离大概8到9公分之内，可以识别旋转和扫动的手势，成本绝对比摄像头方案要便宜很多。Jerry Wang说：“我们实现的功能不是特别多，但是成本非常低，加上其他组件都不到10美金。选择比较远距离、更加强大的方式需要付出更多的成本，这是一个对比，没有说哪个好、哪个不好，主要看哪个应用适合你。”