SDK软件架构的特点： 分层设计 模块化 可扩展，可维护 轻量级 自研轻量级OS，资源消耗小，结构清晰 消息驱动，任务之间可以通过消息通信 无对立任务栈，无上下文切换，时间片轮转，非实时抢占 SDK中提供的触摸相关功能特性： 算法部分以lib库的形式提供 触摸任务通过回调函数通知APP触摸事件的发生 支持的按键触摸类型识别 ①按下 ②释放 ③双击 ④长按 支持的触摸事件类型 ①按键 ②滑条 ③脚踢
图十七 触摸软件流程图
图十八 电容触控算法介绍 SDK中提供的压感相关功能特性： 算法部分以lib库的形式提供 针对压感的固有offset特性，算法会在初始化的时候进行一次静态校准，然后在后面的运行过程中，根据阈值条件适时地进行动态校准，以确保压感正常地工作 Lib库分为单通道算法库和针对多通道扩展的算法库，理论上最多可支持16通道的压感，但实际项目中要受到具体RAM的使用情况的限制，对于纯压感的应用，官方demo用例最多支持到9通道，对于触控和压感双模的应用，官方demo用例在使能触控的情况下最多支持到7通道 压感算法架构如图6，压感多通道扩展应用如图7，泰矽微通过自有专利技术，实现了多通道压感信号自动追踪检测的算法，助力客户在多通道压感领域的产品创新
图十九 压感算法流程图 泰矽微提供的自有专利技术的软件算法充分利用了单芯片并行处理双模信号的优势，优化了CPU的处理时间，大大提高了系统的处理效率，能够快速地给出最后的触控位置和对应该位置的压感力度信息，这是构建3D触控的核心所在。针对压力传感器的压感信号，TCAE31A中的SARADC模块能够自动进行偏置电压的补偿校准，将压力传感器由于制造工艺、组装差异或者温度变化等客观因素引起的超出测量范围的差分电压值自动调整到SARADC的工作量程内即±100mV之内。SARADC模块采集完原始数据后软件会进入到压感算法处理中心，进行压感的窗口滑动滤波处理和动态温度补偿算法，并进行基线自动跟踪，经过SoC的压感算法处理中心处理之后的信号即体现为一个力的信号，是通过实时数据跟基线数据的差值进行算法处理得到的反映按压力度的一个值，整个力度的范围在1牛顿到10牛顿之间。针对电容触控PAD的电容特性信号，当手指跟电容PAD接触的时候，TinyTouch模块就会实时地检测到外部电容的变化，并输出一个跟该电容变化大小相关的原始数据。软件获得该原始数据后，会进入到触控算法处理中心，进行触控数据的一系列算法处理，包括软件放大，特征滤波器，判决器，基线跟踪器以及噪声检测器。其中在判决器模块会根据用户不同的特征配置，实现单按键，多按键，防水，滑条等多种应用场景的识别。在实际的项目应用中电容触控算法和压感算法是并行处理的，能够非常及时准确地构建出一个3D触控的信息。 5.3 泰矽微3D触控方案独特优势 总体而言，泰矽微3D触控方案具有如下几大突出优势： 1)防水效果好：水流容易造成电容误触但难以造成压力触控的误触，压力和电容采用“与”的方式，水滴或水流同时触发的概率显著降低，另，通过两种方式产生触发的精确时间和波形形态进行二次软件算法滤波与判断，可完全杜绝由于水造成的可能的误触现象。 2)抗干扰能力强：压力+电容触控可消除由于静电，干扰以及无意触碰等导致的误触现象，大大提高可靠性。 3)EMC性能优：测试更易通过，压力检测是差分输入，内在对共模干扰有很好的抑制作用，加上电桥等效阻抗低（6 KΩ），接收干扰的功率低，抗电磁干扰的性能优异。电容电极类似天线，较容易受到干扰，EMC 较难通过，但实现成本低。通过结合压力和电容可以发挥两者各自的优势，缩短开发和测试周期。 4)装配方式灵活：压力检测装配方式灵活，可以采用表贴也可以采用悬臂梁，简支梁等结构。使用简易。 5)性价比高：成本不高，采用国产厂商泰矽微研发的车规压力和电容触控二合一双模芯片，配合车规级压力触控柔性传感器，整体成本与传统国外品牌纯电容触控芯片价格相当，但整体可靠性和人机交互体验提升一大截。具有很高的性价比。 目前泰矽微3D触控芯片产品相关发明专利近20件，处于业界领先水平。其独有的人机交互压力触控双模解决方案也已经广泛渗透到汽车领域地多个细分应用市场，相信在不久的将来，必将会给用户带来更加智能和舒适的产品体验。 6 泰矽微3D触控技术在汽车上的典型应用介绍 6.1 基于3D触控技术的汽车门把手 传统的门把手都是采用纯电容触摸的检测方案，电容触摸的工作原理决定了这种检测方案的防水效果不好，比如下雨，洗车等的场景下很难完全区分是人手触摸还是水滴水流造成的电容变化，所以非常容易引起误触发，目前还没有好的方法完全解决防水问题，电容触摸+压感的双重检测方案通过对电容和压力的双重检测和融合判断，大大提高了汽车门把手对人手按压动作的识别成功率和防水成功率。 下图是电容触控+压感检测门把手的模块图：
图二十 基于3D触控技术的门把手方案 电容触控+压感检测门把手主要有4个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口或者载波通信电路，主要用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括检测通道和参考通道，主要用于电容检测以及一些误操作场景识别。 3：压感检测模块：包括电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测 4：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 泰矽微的电容+压力检测的3D触控汽车门把手方案采用3个检测通道的方案，分别为电容检测通道，电容参考通道，压力检测通道，这3个通道会实时采集当前的电容和压力数据，由于水雾，水流和人手按压对这3个通道的影响会各有差异，所以通过组合判断以及对数据的融合处理，可以很好的区别出各种干扰场景和人手正常触摸。 6.2 基于3D触控技术的汽车尾门开关 目前市面上大部分尾门开关采用的是机械开关的方案，随着用户对汽车外观一体化的越来越高，车厂也在尝试尾门开关用电容或者红外的检测方式，但是效果都不好，在一些场景下存在误触率，泰矽微的电容检测+压力检测的方案可以准确识别出洗车，擦车，人体倚靠等各种误触场景和人手正常按压，大大提高了检测的准确性。 下图是电容触控+压感检测的尾门开关的模块图：
图二十一 基于3D触控技术的电尾门开关方案 尾门压感开关主要有4个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口，用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括检测通道和防误触通道，用于电容检测以及一些误操作场景识别。 3：压感检测模块：包括电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测。 4：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 另外，可以根据客户具体要求增加背光控制或者震动反馈控制。 尾门压感开关通过电容检测通道，电容防误触通道和压感通道3个通道的数据作为一组数据来智能判断当前各种场景，比如洗车，擦车，人体倚靠，异物按压和人手正常操作。虽然各个车厂的尾门LOGO开关存在较大差异，但是由于泰矽微所有电容检测和压力检测的算法以及相关代码全部是自主开发，可以针对客户需求进行定制化的硬件和软件设计，可以根据具体结构形态增加相应的检测模块，灵活应对各种场景。 6.3 基于3D触控技术的汽车中控面板 目前市面的中控面板一般采用纯电容触摸或者电容触摸+MEMS压力检测的方案，对于纯电容的触摸方案，普遍存在误触率高的缺点，而电容触摸+MEMS压力检测的方案则有MEMS器件在压力大的情况下容易损坏，对组装和公差控制的要求高等缺点，生产良率低，而泰矽微的压力检测方案采用电阻式的压力检测sensor，可以采用面贴或者简支梁的组装方式，大大提高了组装可靠性。 下图是电容触控+压感检测的汽车中控面板的模块图：
图二十二 基于3D触控技术的汽车中控方案 中控面板检测主要有5个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口，用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括多路电容检测通道，用于确认面板各个按键是否触发。 3：压感检测模块：包括是电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测。 4：背光显示模块：包括各类LED以及背光驱动电路，对按键事件做各种灯光反馈。 5：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 泰矽微的方案可以根据面板的材质和整个受力面积进行压力仿真，来决定放几路压感sensor和放置压感sensor的具体位置，通过压感sensor来检测人手是否按压，通过电容触摸来检测人手按压的具体位置，软件会对各路原始数据进行相应的滤波算法和检测算法，最终输出正确的结果，并且可以根据客户具体需求增加背光或者震动反馈来实现 6.4 基于3D触控技术的汽车智能B柱 目前越来越多的汽车会在B柱上增加开关用于智能进入，目前的方案多用电容式开关，逻辑比较简单，当手指触摸到开关，即输出车门开门信号。但是由于电容触控的工作原理限制，在洗车或者雨天环境下容易发生车门误开启的情况， 泰矽微的电容+压力双重检测机制可以保证开关的正确性。 下图是电容触控+压感检测的汽车智能B柱的模块图：
图二十三 基于3D触控技术的汽车智能B柱方案 智能B柱主要有4个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口或者载波通信电路，主要用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括检测通道和参考通道，主要用于电容检测以及一些误操作场景识别。 3：压感检测模块：包括电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测 4：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 泰矽微的电容+压力检测的智能B柱方案有3个检测通道，分别为电容检测通道，电容参考通道，压力检测通道，这3个通道会实时采集当前的电容和压力数据，由于洗车的水流和雨水跟人手按压对这3个通道的所采集的数据有较大差异，所以通过组合判断以及对数据的融合处理，可以很好的区别出各种干扰场景和人手正常触摸。 6.5 基于3D触控技术方向盘控制器 目前汽车控制器多采用物理按键的方式，随着汽车内饰一体化要求的越来越高，方向盘控制器也将采用智能表面的方式，但是由于方向盘控制器多数情况下是盲操场景，所以只用纯电容检测会导致误触的产生，增加压感也成为了工程师越来越多的选择。泰矽微的电容+压感的3D触控方案很好的将易操作性和可靠性结合在一起。 下图是电容触控+压感检测的方向盘控制器的模块图：
图二十四 基于3D触控技术的方向盘按键方案 方向盘控制器主要有5个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口，用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括多路电容检测通道，用于确认面板各个按键是否触发。 3：压感检测模块：包括是电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测。 4：震动反馈模块：包括电机以及驱动电路，对按键事件做震动反馈。 5：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 泰矽微的电容+压感的3D触控方向盘控制器的方案采用压力sensor来检测人手按压，用电容检测来定位相关按键位置，并且通过电机震动对用户动作的做及时的反馈，这样可以保证盲操的正确性和快速反馈。电容按键数量和压感检测数量可以根据具体应用做增加或者减少。 6.6 基于3D触控技术的车窗升降控制器 车窗控制器是一个对可靠性要求比较高的应用，像下雨天车窗升降开关易碰水，驾驶者行驶过程中需要盲操，这些问题都是纯电容方案难以解决的，存在一定的安全隐患。所以需要电容触摸+压力双重检测来保证可靠性和盲操性。 下图是电容触控+压感检测的车窗控制器的模块图：
图二十五 基于3D触控技术的车窗控制器方案 车窗升降控制器主要有4个模块组成： 1：通信模块：一般采用LIN接口，用于跟主机通信。 2：电容检测模块：包括几路电容检测通道，用于确认具体的按键触发事件。 3：压感检测模块：包括是电阻式压力检测模组以及采样电路，用于对表面压力进行检测。 4：中央数据处理模块：对电容数据和压感数据做融合处理，得到最后的结果，并通知主机。 泰矽微的电容+压感的3D触控车窗控制器的方案采用压力sensor来检测人手按压，用电容检测来定位相关按键位置，并且通过电机震动对用户动作的做及时的反馈，这样可以保证盲操的正确性和快速反馈。电容按键数量和压感检测数量可以根据具体应用做增加或者减少。 |
