使用电容和红外线接近感应开发新一代人机界面

大多数MCU旨在优化运行或休眠时的功率效率。F99x架构在运行和休眠两种模式下都具有塑封电感业内最低功率（见表1）。内部电源管理单元（PMU）限制了漏电，使运行和休眠模式下的电流不到F99x竞争产品的一半。

*在0.9 to 1.8 V下运行时，通过采用内部升压转换器，C8051F99x MCU获得更大平均功率效率。

表1：F99x工字电感器运行和休眠模式功耗

快速触摸唤醒

降低功耗的一个重要方法是关闭不再使用的设备显示屏和控制界面，并使整个系统处于休眠模式。界面电感器有什么用设计的一个关键因素是系统在休眠和运行模式之间 转换 时系统如何对用户响应，即如何更快被唤醒。在电容式感应系统中，系统处工字电感于休眠状态时，没有背光为用户指示电容按钮或滑动条的功能。因此，第一次按键仅用于 唤醒系统

采用接近传感技术，系统可以检测最远位于1米的用户。这使得用户在接近或到达设备时，接近传感器能够唤醒系统，并在用户准备按键时使显示器准备 就绪。在实际应用中，这改变了用户与设备进行交互的方式，使得系统更加智能和友好。例如，汽车音响或机顶盒等设备能够在不使用时关闭控制面板，而当用户靠 近时完全打开。

唤醒时间是指确认唤醒与执行首条指令之间的时间间隔。唤醒时间取决于许多因素，包括调节器稳定性和模拟设备建立时间。在读取电容或接近传感器 时，CPU首先要执行的是模拟测量。如果模拟外围设备还未准备就绪，则会延长有效唤醒时间。唤醒时间不仅影响系统响应，也影响功效。在唤醒期间，MCU不 工作但仍然耗电。因此，缩短唤醒时间可以降低CPU唤醒过程中的功耗。

评估唤醒时间比较复杂，不同供应商采用不同的标准测量唤醒时间。有些MCU唤醒会触发中断服务例程（ISR），且必须等待直到模拟检测完成。在 这种情况下，唤醒时间是指从唤醒事件开始时到MCLK在适合的引脚上有效时，或到中断向量被取指令时。为了在首条代码指令执行前获得相同唤醒时间，开发人 员必须添加几个µs/CPU周期到测量中。

F99x MCU唤醒时间已经被优化，休眠到唤醒仅需2us。此外，它的模拟设备建立时间仅为1.7us，比竞争对手的MCU快了15倍。因此，从事件发生到首个模拟测量的有效唤醒时间不到4us，比最接近的竞争对手最高快7倍。

除了快速响应，F99x MCU具有市场上业内最低功耗的电容式触摸感应。它们具有在工作电压范围1.8-3.6V内150uA/MHz的出色性能，以及不到1uA的业内最低功耗 触摸唤醒电流。14个CDC通道具有超快速的40us获取时间、16位精度和内置的平均化处理，增加了可靠性；且对低频噪声和DC偏移干扰具有免疫能力。 F99x MCU的CDC是当前可用的最快最灵敏的电容数字转换器，而其他有相同灵敏度的产品需要超过1000倍长的采样时间。为了实现更高的感应可靠性，高度可编 程F99x MCU可使开发人员能够动态调整活动和非活动门限，以适应环境因素的变化（见图3）。

图3：为了实现更高感应可靠性，

开发者可以动态调整活动和非活动门限以适应环境因素的变化

Silicon Labs的QuickSense产品组合包括多种的感应器件。除了F99x MCU之外，Silicon Labs的F8x电感器厂家x和F7xx MCU系列产品也为多种应用提供高级的电容感应、最优的性能、高效的功耗以及较低的成本。对于接近传感而言，开发人员能够选择业内领先的Si1102红外 线接近传感器或者Si1120红外线接近感应和环境光传感器。两款器件都支持节能、单脉冲技术和非接触式手势识别。 Silicon Labs的红外线接近传感器是市场上感应速度最快的感应器件，提供最长的感应距离，且不会降低功效。

高级开发环境

随着嵌入式应用变得日益复杂，设计一个健壮的应用不仅需要经过验证的硬件，也需要产品化的软件和一流的开发工具。为了帮助开发 者，Silicon Labs提供QuickSense Studio开发套件，它结合了硬件、软件和开发工具，使得开发人员能够快速、轻松的把电容和接近感应应用到项目中。

从应用的角度来看，电容和接近传感器可以被看作系统的简单输入。通过API对它们的实现进行抽象处理，开发人员可以访问用户的交互信息，而不考 虑它们的来源。触摸或手势可以很容易地映射到特定的功能活动，从而大大简化了应用程序和界面的开发。易于使用的、基于图形用户接口（GUI）的 QuickSense配置向导（Configuration Wizard）通过生成所需的应用程序配置代码和固件驱动程序加速了开发进程，开发人员无需理解或编写用于监视传感器的MCU外设的底层代码。业界验证的 固件控制不同的电容感应接口选项 — 包括触摸按键、滑动条和滚轮 — 和电容接近传感器。开发人员可以完全控制重要的感应特性，如灵敏度、操作门限、响应速度和代码大小。

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