HID設(shè)備手指導(dǎo)航

 人機界面（HMI）已經(jīng)發(fā)展成為一個關(guān)鍵領(lǐng)域，很多技術(shù)公司已經(jīng)很重視它。擁有創(chuàng)新用戶界面的新產(chǎn)品在任何領(lǐng)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?jǐn)U展了新的技術(shù)，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(shè)備的標(biāo)配了。簡而言之，具備創(chuàng)新接口的產(chǎn)品更能脫穎而出。
   人機接口設(shè)備(HID)是把人的指示傳輸?shù)綑C器指令的設(shè)備，并且要盡可能的使人機交互得更加順暢。每個HID設(shè)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(shè)計
• 易于生產(chǎn)
• 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(shù)里是不可能的。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以權(quán)衡這些參數(shù)，決定哪些要哪些不要。
什么是手指導(dǎo)航

手指導(dǎo)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(chǎn)品更具競爭力。下面我們將會看到手指導(dǎo)航在HID應(yīng)用中是多么重要

手指導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)航模塊

  模擬前端(AFE)是這項技術(shù)的關(guān)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(zhuǎn)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(dāng)信號處理時，邏輯傳遞函數(shù)模塊負責(zé)照顧根據(jù)所選的通信協(xié)議的轉(zhuǎn)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(chǎn)品，因為在現(xiàn)有各種操作系統(tǒng)中都支持標(biāo)準(zhǔn)的HID類驅(qū)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。[!--empirenews.page--]

圖3：手指導(dǎo)航模塊--橫斷面視圖
手指導(dǎo)航設(shè)計分三部分：

• 光學(xué)部分
• 電氣部分
• 機械部分

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復(fù)雜的電氣設(shè)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(xué)和機械部件的整合，這個設(shè)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(shè)計，這樣才能使手指導(dǎo)航模塊更有效率地工作。在下一節(jié)里，將會通過應(yīng)用實例來討論手指導(dǎo)航如何比現(xiàn)有設(shè)備里的導(dǎo)航技術(shù)更先進。
無線空中鼠標(biāo)/演示器/遙控器中的手指導(dǎo)航:
現(xiàn)有架構(gòu)

圖4：無線空中鼠標(biāo)/演示器--現(xiàn)有架構(gòu)
手指導(dǎo)航改良架構(gòu):

圖5：無線空中鼠標(biāo)/演示器—改良架構(gòu)
• 可由多用途的手指導(dǎo)航傳感器替代昂貴的數(shù)字加速度計
• 可由光標(biāo)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(dǎo)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(biāo)設(shè)備顯示GUI，手指導(dǎo)航移動到選項并選中。

Cypress的OvationONS™激光導(dǎo)航方案可以說是精密運動感應(yīng)應(yīng)用的突破性技術(shù)。這些器件擁有賽普拉斯OptiCheck™激光技術(shù)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(chǎn)品可提供快速、準(zhǔn)確、靈敏的跟蹤，并且不會損失傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)的有點。OvationONS™器件專門設(shè)計用來簡化器件、降低生產(chǎn)成本、提高良品率的。賽普拉斯的手指導(dǎo)航方案大大降低了生產(chǎn)成本和產(chǎn)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(biāo)/演示器方案
無線鍵盤/鼠標(biāo)集成的手指導(dǎo)航
在大多數(shù)情況下，無線鍵盤和鼠標(biāo)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(biāo)形狀因素和操作表面有限制。高分辨率高精度的手指導(dǎo)航技術(shù)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(dǎo)航可以解決這些問題，并且不會丟失傳統(tǒng)HID的優(yōu)點。