人機界面（HMI）已經(jīng)發(fā)展成為一個關鍵領域，很多技術公司已經(jīng)很重視它。擁有創(chuàng)新用戶界面的新產品在任何領域都容易被接受。例如，在出現(xiàn)蘋果iPod酷酷的滾輪之前， MP3播放器已經(jīng)在市場上存在很長時間了，iPod的出現(xiàn)給原來的MP3市場一個巨大沖擊。然后他們又擴展了新的技術，在i-Phone里引入了創(chuàng)新的觸摸屏?，F(xiàn)在觸摸屏都已經(jīng)是便攜式的設備的標配了。簡而言之，具備創(chuàng)新接口的產品更能脫穎而出。
人機接口設備(HID)是把人的指示傳輸?shù)綑C器指令的設備，并且要盡可能的使人機交互得更加順暢。每個HID設備是由三部分組成。第一部分是模擬前端，它直接和人打交道，收集他們的輸入。中間部分是邏輯傳輸功能模塊，它把人的指令翻譯成機器能懂的語言。最后一部分是通訊模塊，它和機器接口接收輸入。
圖1：HID
下面是區(qū)分用戶接口憂劣的重要的性能參數(shù)：
• 易于使用
• 功耗
• 尺寸
• 成本
• 易于設計
• 易于生產
• 精確度
• 噪聲抑制
• 壽命長短
• 速度
• 分辯率
• 可量測性
把上述所有的參數(shù)集中在一個單一技術里是不可能的。根據(jù)不同的應用，可以權衡這些參數(shù)，決定哪些要哪些不要。
什么是手指導航
手指導航就是上述所講的用戶界面之一，它使手機和其他手持消費類產品更具競爭力。下面我們將會看到手指導航在HID應用中是多么重要
手指導航從不動點取樣報告通過它的手指運動。這個功能和軌跡球或筆記本上的“紅點”比較類似。從光源來的連續(xù)光在這個區(qū)域反射出微觀紋理特征，導致不同的空間頻率，他們是表面的和運動的信號。光源可以是LED或激光。連續(xù)的激光光源比LED光源應用廣泛，因為LED容易受外部振動和環(huán)境光影響。
圖2：手指導航模塊
模擬前端(AFE)是這項技術的關鍵部分。通常AFE是一個探測器，這個探測器可以接收反射的激光光源。除了常規(guī)器件模擬數(shù)字轉換器(ADC)，還需要其他信號處理器件，以確保噪聲源都被消除掉。
當信號處理時，邏輯傳遞函數(shù)模塊負責照顧根據(jù)所選的通信協(xié)議的轉換要求。通常，這可以由一個低速 CPU來完成。
通信可以是有線或無線。USB是市場上最常見的有線HID產品，因為在現(xiàn)有各種操作系統(tǒng)中都支持標準的HID類驅動。有許多無線方式可作為選項，如紅外、藍牙、2.4GHz射頻。每一個協(xié)議都各有利弊，在這里就不詳細討論了。
圖3：手指導航模塊--橫斷面視圖
手指導航設計分三部分：
• 光學部分
• 電氣部分
• 機械部分
復雜的電氣設計可以通過可編程的智能SoC變得簡單。最困難的部分就是光學和機械部件的整合，這個設計可以確保光源有效地反射到探測器。這絕對需要一個專家了解所有這三個部分的設計，這樣才能使手指導航模塊更有效率地工作。在下一節(jié)里，將會通過應用實例來討論手指導航如何比現(xiàn)有設備里的導航技術更先進。
無線空中鼠標/演示器/遙控器中的手指導航:
現(xiàn)有架構
圖4：無線空中鼠標/演示器--現(xiàn)有架構
手指導航改良架構:
圖5：無線空中鼠標/演示器—改良架構
• 可由多用途的手指導航傳感器替代昂貴的數(shù)字加速度計
• 可由光標替代激光筆來完成演示指示
• 可由更耐用、更美觀的電容按鍵替代機械按鈕
• 手指導航可以降低遙控器按鈕的數(shù)量。不需要在遠程提供菜單，可以在目標設備顯示GUI，手指導航移動到選項并選中。
Cypress的OvationONS™激光導航方案可以說是精密運動感應應用的突破性技術。這些器件擁有賽普拉斯OptiCheck™激光技術專利，它們具備很多性能優(yōu)點，如在高速下高精度跟蹤、廣泛的表面覆蓋度、低功耗。該產品可提供快速、準確、靈敏的跟蹤，并且不會損失傳統(tǒng)導航系統(tǒng)的有點。OvationONS™器件專門設計用來簡化器件、降低生產成本、提高良品率的。賽普拉斯的手指導航方案大大降低了生產成本和產品尺寸，大大的提高了性能。
注：對于 2.4GHz無線射頻通信，在電腦這邊需要一個接收器。本文中將不討論其框圖。
圖6：基于賽普拉斯方案的無線空中鼠標/演示器方案
無線鍵盤/鼠標集成的手指導航
在大多數(shù)情況下，無線鍵盤和鼠標是一起工作的。然而，給它們找到一個獨立的空間是很困難的。把他們兩個整合到一起也是很困難的，這是因為鼠標形狀因素和操作表面有限制。高分辨率高精度的手指導航技術形狀很小，使整合變得很簡單。此外，游戲HID所要求的性能都很高，手指導航可以解決這些問題，并且不會丟失傳統(tǒng)HID的優(yōu)點。
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