不久的將來(lái)，智能音箱和家庭助手將隨處可見,。根據(jù)朱尼普研究公司的數(shù)據(jù)顯示,，在2022年前，將有超過(guò)7000萬(wàn)的美國(guó)家庭安裝至少一臺(tái)智能音箱,。
自從2015年首次推出以來(lái)，智能音箱的功能已經(jīng)有了顯著提升,。音箱可向用戶傳遞音頻內(nèi)容,，這仍是消費(fèi)者為他們的家庭添置一臺(tái)（或多臺(tái)）音箱的主要原因。這些音箱配有聲控?cái)?shù)字助手,，可與用戶保持“通信”,。音箱上的其他物理控制裝置必須既保持簡(jiǎn)單的特性，同時(shí)仍可以啟用所需的功能,。這些控制裝置包括簡(jiǎn)單的電源ON/OFF按鈕,，音量控制滑塊/滾輪，跳過(guò)或重復(fù)音軌的按鈕,，麥克風(fēng)靜音按鈕等,。
感謝“Alexa”、“Hey Siri”和“OK Google”等語(yǔ)音喚醒指令,，語(yǔ)音作為與設(shè)備互動(dòng)的手段變得十分流行,。智能音箱之所以能迅速受到消費(fèi)者的追捧，主要原因之一就是它可以從根本上簡(jiǎn)化與其互動(dòng)的過(guò)程,?；竟δ艿陌粹o非常少，大部分都是通過(guò)語(yǔ)音指令進(jìn)行互動(dòng),。
萊昂納多·達(dá)芬奇曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“至繁歸于至簡(jiǎn),。”在21世紀(jì)運(yùn)用這種設(shè)計(jì)理念,，即意味著應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)化人機(jī)界面,，并且需要保持直觀的設(shè)計(jì)風(fēng)格。此外,，由于語(yǔ)音是首選界面,，因此設(shè)計(jì)人員必須在界面設(shè)計(jì)過(guò)程中凸顯出明顯的差異性。圖1是傳統(tǒng)的智能揚(yáng)聲器HMI。
電容觸控功能可使設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用獨(dú)特的功能并使產(chǎn)品充滿競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中脫穎而出,。本文將介紹如何使用帶CapTIvate?觸控技術(shù)的德州儀器（TI）MSP430?微控制器（MCU）實(shí)現(xiàn)差異化功能,。
圖1.具有基本HMI的典型智能音箱。
采用CapTIvate技術(shù)的MSP430?電容觸控傳感MCU
TI MSP430 MCU采用CapTIvate 技術(shù),，使得觸控設(shè)計(jì)具有一個(gè)集成的功能豐富的電容傳感外設(shè),。該外設(shè)采用高度可靠的超低功耗設(shè)計(jì)，且不會(huì)影響觸控功能,，使其成為具有流暢HMI的電池供電應(yīng)用的理想選擇,。可配置的CapTIvate 外設(shè)同樣也支持自電容和交互電容的測(cè)量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，使設(shè)計(jì)人員可在帶單一MCU的同一個(gè)獨(dú)特界面的設(shè)計(jì)中利用每種拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn),。可耐高分貝噪音的全功能可編程MCU和全面的生態(tài)系統(tǒng)使得帶CapTIvate技術(shù)的MSP430 MCU從眾多電容觸控控制器中脫穎而出,。
MSP430 CapTIvate MCU可通過(guò)以下方式顯著提高智能揚(yáng)聲器中的潛在功能：
l機(jī)械按鈕替換,。隨著消費(fèi)者越來(lái)越適應(yīng)產(chǎn)品上的電容觸控按鈕，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員開始意識(shí)到使用電容觸控按鈕代替機(jī)械按鈕的好處,。例如,，你可以使用電容觸控按鈕代替智能揚(yáng)聲器上的四個(gè)按鈕，使用單個(gè)MSP430 CapTIvate MCU可感知每個(gè)電容觸控按鈕,。這可以大大節(jié)省按鈕成本,，制造剪切按鈕的頂部表面的成本，及簡(jiǎn)化裝配流程的成本,。
l高級(jí)輸入,，例如滑塊和滾輪MSP430 CapTIvate MCU使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠采用先進(jìn)的輸入機(jī)制，如滑塊和滾輪,，控制設(shè)備上的不同功能,。
例如，敲擊可以打開和關(guān)閉麥克風(fēng),，滑動(dòng)滑塊可以跳過(guò)或倒回音軌,，輪式傳感器上的旋轉(zhuǎn)觸控動(dòng)作可以增加或減小音量。如果沒有電容感應(yīng)控制器,，則無(wú)法為這些手勢(shì)機(jī)制提供支持,。該培訓(xùn)視頻介紹了MSP430 CapTIvate MCU上一些3-D手勢(shì)。
l近距離檢測(cè),。MSP430 CapTIvate MCU還具有近距離檢測(cè)功能,，使得只要用戶將手放在設(shè)備附近，LED環(huán)就可以開啟和/或問候用戶,。這項(xiàng)技術(shù)為智能音箱設(shè)計(jì)提供了一個(gè)令人驚嘆的增強(qiáng)功能,。
l提升美學(xué)效果。無(wú)需切割頂面上的按鈕孔是另一項(xiàng)顯著的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)人員可以靈活設(shè)計(jì)，使得表面呈現(xiàn)出更加美觀的效果,。它甚至不需要保持表面完全平坦,；富有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)人員可以嘗試不同的形狀和材料，從而采取可提升功能和吸引力的設(shè)計(jì),，以最大程度獲得市場(chǎng)的青睞,。MSP430 CapTIvate MCU可實(shí)現(xiàn)金屬觸控、玻璃觸控,、木材觸控和塑料觸控,。
l提升可靠性。觸控和接近探測(cè)的可靠性是保持智能揚(yáng)聲器HMI的簡(jiǎn)單樸素特性的關(guān)鍵要素,。
圖2.優(yōu)雅的HMI可在市場(chǎng)上脫穎而出,。
許多噪聲源對(duì)可靠地檢測(cè)電容觸控構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。智能揚(yáng)聲器通常具有Wi-Fi?和/或藍(lán)牙?連接,，這會(huì)增加電磁噪聲,。MSP430 CapTIvate MCU結(jié)合信號(hào)處理算法，低噪聲硬件設(shè)計(jì)和噪聲避免技術(shù),，確保產(chǎn)品具有出色的抗噪能力。CapTIvate技術(shù)采用配備了跳頻振蕩器的基于積分器的電荷轉(zhuǎn)移引擎,，及寄生電容校正和擴(kuò)頻時(shí)鐘調(diào)制來(lái)提高抗噪能力,。CapTIvate軟件庫(kù)可提供了幾種信號(hào)處理算法，用以提高觸控或接近探測(cè)的穩(wěn)健性,。這包括多頻算法,，無(wú)限脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器，防回跳機(jī)制和動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整,。此參考設(shè)計(jì)展示了一種耐噪聲電容觸摸HMI設(shè)計(jì),，同時(shí)該視頻還介紹了CapTIvate MCU的所有抗噪特性。
l防潮濕功能,。人們?cè)谠∈?，廚房和泳池邊使用傳統(tǒng)的藍(lán)牙揚(yáng)聲器已經(jīng)有段時(shí)間了。我們期望智能揚(yáng)聲器能夠效法,，但這意味著要增加智能揚(yáng)聲器的耐濕性,。完全密封電容觸控控制器的頂面確實(shí)有效，因此帶有機(jī)械按鈕的設(shè)備必須采取成本高昂的措施才能具有耐濕性,。MSP430 CapTIvate MCU可以在有濕氣的環(huán)境中可靠地進(jìn)行觸控探測(cè)或接近探測(cè),。該酷炫的視頻展示了MSP430 CapTIvate MCU的耐濕性。
l低功耗,。具有Wi-Fi連接的智能揚(yáng)聲器通常采用墻上插座供電,，因此它們通常不滿足低功耗的要求。但是，從用戶的角度來(lái)看,，這限制了揚(yáng)聲器的便攜性,。智能揚(yáng)聲器采用電池供電，需要重新設(shè)計(jì)設(shè)備架構(gòu),，同時(shí)采取更復(fù)雜的電源管理方案以延長(zhǎng)電池壽命,。事實(shí)上，部分制造商生產(chǎn)的便攜式智能揚(yáng)聲器,，其充電電池的運(yùn)行時(shí)間大約為10到12小時(shí),。
這些設(shè)備中的電容觸控控制器需要盡可能降低功耗，同時(shí)仍能進(jìn)行觸控探測(cè)或近距離探測(cè),。采用CapTIvate技術(shù)的MSP430 MCU是功耗最低的電容觸控傳感解決方案,，每個(gè)按鍵電流小于2μA/ avg。MCU還支持喚醒觸控或喚醒近距離探測(cè),，因此您可以將大多數(shù)耗電處理器設(shè)置成深度低功耗模式,，直到被觸控或近距離事件激活。查看該參考設(shè)計(jì),，它展示了玻璃低功耗觸控,。
此外，我們新推出的CapTIvate MCU產(chǎn)品線將電容傳感功能引入成本敏感的應(yīng)用之中,。帶有集成電容觸控的全新MSP430FR2522和MSP430FR2512 MCU可為語(yǔ)音激活的家庭自動(dòng)化系統(tǒng),，音頻應(yīng)用等提供多達(dá)16個(gè)按鈕和近距離感應(yīng)功能。該設(shè)備專為對(duì)成本敏感的應(yīng)用而設(shè)計(jì),。
新型CapTIvate 觸控MCU的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：
l經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電容觸控MCU：設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以使用MSP430FR2522 / MSP430FR2512 MCU將電容觸控和近距離感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)添加到成本敏感的應(yīng)用中,。
l縮短上市的時(shí)間：開發(fā)人員可以通過(guò)在線CapTIvate技術(shù)指南和TI E2E?社區(qū)支持，借助眾多的MCU,，易于使用的工具,，軟件，參考設(shè)計(jì)和文檔,，快速評(píng)估其應(yīng)用的電容傳感,。頭腦風(fēng)暴你自己的應(yīng)用程序。運(yùn)用自己的創(chuàng)造力,，只需5分鐘,，就可使用CapTIvate設(shè)計(jì)中心創(chuàng)建自己的杰作。為了進(jìn)行快速評(píng)估,，現(xiàn)在可以使用CAPKEYPAD BoosterPack?插件模塊,。BoosterPack模塊可與LaunchPad?開發(fā)套件，CapTIvate開發(fā)套件（MSP-CAPTFR2633）或CapTIvate編程器板（CAPTIVATE-PGMR）一起使用,，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的靈活性,。
集成電容傳感技術(shù)是芯片上10位SAR ADC,，GPIO，定時(shí)器,，多個(gè)串行接口（I2C,，SPI，UART）的完整MCU的一部分,，可采用TSSOP和QFN封裝,。
結(jié)論
具有CapTIvate技術(shù)的TI MSP430 MCU采用了目前最具抗噪性的電容傳感技術(shù)。MCU將按鈕,，滑塊,，滾輪和近距離感應(yīng)接口配置組合在一起，同時(shí)具有超低功耗,，可打造出引人注目但又簡(jiǎn)單的接口,。富有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)人員可以使用這項(xiàng)技術(shù)，以增強(qiáng)他們即將推出的智能揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì),，從而在已經(jīng)取得巨大成功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高其在全球的覆蓋范圍,。