物理按鍵走向消亡？國產(chǎn)觸控MCU加速汽車智能化發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）“后疫情”時代，汽車市場迎來復(fù)蘇，智能化演進(jìn)加速。隨著人們審美的提升和科技的進(jìn)步，越來越多的設(shè)備開始拋棄傳統(tǒng)的實體按鍵，取而代之的是更具科技感的虛擬觸控按鍵，尤其是新能源汽車，虛擬觸控按鍵似乎已成為了入門的標(biāo)配，并成為了一種主流的發(fā)展趨勢。

在汽車智能化、按鍵虛擬化的發(fā)展進(jìn)程中，MCU扮演著不可或缺的角色，MCU 能夠通過軟件控制來取代復(fù)雜的電子線路控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化以及輕量化控制。

如今車用MCU也乘著新能源的東風(fēng)，迎來了發(fā)展的黃金時期，據(jù)不完全統(tǒng)計，在全球MCU市場中，有近1/3的市場份額被汽車應(yīng)用所占據(jù)，隨著汽車智能化的加速發(fā)展，這一比值也會隨之提高，車用MCU市場上升空間巨大。

中國擁有著全球最大的電動汽車生產(chǎn)市場和消費市場，不少國內(nèi)企業(yè)憑借著國內(nèi)巨大的汽車市場優(yōu)勢，紛紛加入車用MCU的研發(fā)隊列中，加速國產(chǎn)化替代的發(fā)展。

泰矽微：增強人機交互的觸控、壓力MCU

車用MCU市場的持續(xù)升溫，被主攻MCU市場的泰矽微一直看在眼里。泰矽微在MCU領(lǐng)域有著豐富的設(shè)計經(jīng)驗以及人才儲備，致力于打造高端MCU芯片，填補國內(nèi)高端MCU芯片的空白。車用賽道的大熱吸引了泰矽微的入局，泰矽微結(jié)合了MCU團(tuán)隊 和模擬設(shè)計技術(shù)能力，發(fā)布了首款車規(guī)級觸控、壓力MCU TCAE31，用作于傳統(tǒng)物理按鍵的替代方案，助力汽車智能化的發(fā)展。

圖源：泰矽微

泰矽微的首款車規(guī)級MCU是一款“三合一”的多功能型MCU，芯片內(nèi)部集成了2個壓感檢測通道、10個獨立的電容式觸控開關(guān)通道，同時電容通道還支持滑條或滑輪拓展的功能，進(jìn)而實現(xiàn)物理按鍵的虛擬化。

按鍵虛擬化功能實現(xiàn)的電路拓?fù)?圖源：泰矽微

一般情況下，虛擬觸控主要分為壓阻式、電容式、電感式三種實現(xiàn)形式，在本解決方案中，采用的是電容觸控感應(yīng)原理，具體實現(xiàn)形式如上圖所示。在正常工作狀態(tài)下，MCU電容檢測模塊會產(chǎn)生一個激勵源對外部充放電進(jìn)行檢測。當(dāng)檢測到寄生電容、觸摸盤對地電容、大地回路電容等效時，會自動識別為非觸摸狀態(tài)。當(dāng)人體接觸到電容觸摸盤時，觸摸盤對地的電容會值發(fā)生變化，MCU電容觸摸模塊通過檢測電容的變化，可以判斷是否有觸摸動作的發(fā)生。

圖源：泰矽微

壓力檢測通道可以與壓力傳感器配合，實現(xiàn)壓力檢測的功能，該功能多用于艙內(nèi)新增成員檢測、座椅舒適調(diào)節(jié)等。由于該MCU只配備了兩個壓感檢測通道，如有等多路的壓感檢測需求，可采用外部多路選擇開關(guān)進(jìn)行拓展，以此滿足低成本的多路拓展需求。

由于壓感檢測是通過壓阻檢測的方式實現(xiàn)的，而電阻在實際工作中會受環(huán)境溫度以及供電電源的影響，發(fā)生阻值的變化，影響最終壓感檢測的精度。為解決這一問題，泰矽微在這款MCU中加入了壓力傳感算法，降低其他外界因素對測量精度產(chǎn)生影響和誤差。

在MCU性能參數(shù)方面，采用的是32位的Cortex?-M0內(nèi)核，峰值頻率為32MHz，內(nèi)部存儲器包括64KB Flash和4KB SRAM。MCU內(nèi)部還集成了用于模擬信號采集和處理的ADC單元，支持22 bit寬動態(tài)范圍高分辨率的兩對差分或兩路單端信號檢測。

在系統(tǒng)功耗方面，該MCU 采用了泰矽微的Tinywork低功耗傳感專利技術(shù)，該技術(shù)的引進(jìn)使得即使外設(shè)傳感器處于休眠狀態(tài)，在無需處理器內(nèi)核的干預(yù)下也能完成獨立工作的相互協(xié)同，以至于該MCU在待機狀態(tài)下待機電流僅為3uA，即使在工作狀態(tài)下，工作電流也只有18.7uA。

芯旺微車規(guī)級Touch Key MCU

談到車規(guī)級MCU，芯旺微在這一領(lǐng)域的地位不言而喻。芯旺微在車規(guī)級MCU領(lǐng)域已有十多年的經(jīng)驗技術(shù)積累，截至目前已經(jīng)推出了50余款滿足車規(guī)級應(yīng)用的MCU產(chǎn)品，均采用芯旺微自研的KungFu內(nèi)核，致力于為用戶提供差異化的解決方案。芯旺微的車規(guī)級MCU具有功耗低、可靠性高、穩(wěn)定性強等特點，現(xiàn)已被眾多整車廠商采納和認(rèn)可，累計裝車量已達(dá)數(shù)千萬顆。

在汽車智能化的發(fā)展浪潮中，打造更友好的人機交互也成為了影響市場的關(guān)鍵因素之一，為順應(yīng)市場發(fā)展的潮流，芯旺微推出了車規(guī)級的Touch Key型MCU，例如KF32A141、 KF32A151等車規(guī)級產(chǎn)品。

圖源：芯旺微

上圖為一款可適用于虛擬觸控應(yīng)用的車規(guī)級MCU KF32A151，該MCU采用了來自芯旺微自研的32位KungFu內(nèi)核架構(gòu)，在如今國際貿(mào)易的背景下，國產(chǎn)自研架構(gòu)的優(yōu)勢尤為突出，在一定程度上有效地規(guī)避了被禁用的風(fēng)險，同時自研內(nèi)核架構(gòu)的引入還實現(xiàn)了MCU在工作狀態(tài)下性能與功耗的平衡。

KF32A151在KungFu32內(nèi)核的加持下最高主頻可達(dá)到120Mhz，支持32位單周期乘法，32位硬件除法等功能。在存儲方面，F(xiàn)LASH最高可達(dá)512KB，自帶ECC校驗功能，可承受100000次的寫入操作。在外設(shè)資源方面，芯旺微采用了數(shù)字電路與模擬電路混合的方式，將12位的高速ADC/DAC和CAN2.0、USART以及LCD驅(qū)動、Touch Key模塊等模擬外設(shè)集成在同一芯片中，通過豐富的外設(shè)資源，進(jìn)而滿足汽車智能化的控制需求，加速KungFu生態(tài)汽車電子應(yīng)用的落地。

結(jié)語

汽車智能化的時代已經(jīng)到來，國產(chǎn)MCU也乘汽車智能化的東風(fēng)加速市場的滲透，并且向不同的細(xì)分領(lǐng)域深入發(fā)展。隨著消費者對科技感的需求愈發(fā)強烈，觸控技術(shù)也開始在汽車領(lǐng)域滲透，傳統(tǒng)的物理按鍵正逐漸被虛擬觸控按鍵所取代，在這場人機交互的變革中，專用的觸控MCU扮演著不可或缺的角色。