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构建智能座舱现在已经成为汽车发展一大趋势,根据相关数据2022年中国市场内智能座舱的渗透率已经超过了50%,智能座舱已经和汽车功能安全一样成为影响消费者购车的主要卖点。
智能座舱是基于智能化、万物互联通过整合驾驶信息和车载应用,利用车载系统的强大信息数据处理能力,为驾驶者提供高效且科技感的驾驶体验的概念。智能座舱由硬件、软件、交互三大部分组成。智能交互与智能表面在智能座舱的组成中,交互是非常关键的一部分,交互部分涉及语音识别、人脸识别、触摸识别等等。现在的交互都是往多模态交互发展,并不仅局限于某一特征,而是抓取声音、手势、瞳孔、表情等一系列信息进行识别交互。在智能座舱的大趋势下,越来越多的车厂倾向于在车内布置各种各样的交互式感应和控制的智能器件以及氛围和指示用的灯光。智能器件和灯光在用户不需要时可以隐藏在常见的内饰表面之中。需要时,通过触碰感应、手势或语音命令等交互进行唤醒激活器件获得反馈和响应,这种多模态交互的方式和智能表面这一重要介质相互配合共同推动智能座舱的发展。现在座舱的智能表面已经发展为各种各样的传感与灯光控制的结合,传感技术的发展,光学技术的发展为其提供了助力。典型的例子就是用手势控制车内灯具,还能进一步控制灯光亮暗和色温。中控台将智能表面与智能交互结合的案例也正在逐渐增多,以智能表面作为以往的中控显示屏,集成电气连接、电容开关、弧形触摸表面、传感器、LED和屏幕,能够实现信息显示、智能控制、智能交互等功能。这类似传统的HMI,但传统HMI显然是不够智能的,只包含了控制却没有交互。智能化的人机交互技术引入,在智能表面这一新介质下完美解决车载显示屏的大部分缺点,同时在此基础上再增加一些智能化的新功能,带来更高的设计自由度。智能交互背后的传感器件智能交互得以实现肯定需要传感器件的支持,对于远距离的位置感应和手势检测,那肯定少不了dToF传感器的应用。dToF传感对手势、坐姿等动作进行识别传感,再将相对应的功能激活。目前的dToF传感在车内进行一些远距离的手势识别也完全不是问题。在近距离的一些物体悬停感知场景里红外的方案也不少。触摸部分,常见的还是电容式传感,良好的触摸反馈加上识别的精准度在很多设备里已经体现出来了。其实不仅仅是触摸,在近距离物体悬停感知里,这类传感也能够感知到,类似于红外的悬停感知。触摸之后感知按压也是比较成熟的解决方案,用压力传感器来解决。压电触觉目前看来优势比较大,使用压电驱动器通过压电振动元件变形并产生触觉反馈,拥有极短的启停响应时间和更高的效率。车内开关类部件正在向平板化和接触式传感器化发展,和压电传感很契合。也有用纯光学技术做的压力传感方案,按压时接受光发生改变,通过检测这个变化来实现压力的感知,硬件层面其实没有那么复杂,算法层面会更复杂一些。
智能交互与智能表面
智能交互背后的传感器件
意法半导体STM32F051C8U6微控制器包含高性能ARM®Cortex®-M0 32位RISC内核,工作频率高达48 MHz,高速嵌入式存储器(高达64 KB闪存和8 KB SRAM),以及广泛的增强型外围设备和I/O。所有设备都提供标准通信接口(最多两个I²C、最多两个SPI、一个I²S、一个HDMI CEC和最多两个USART)、一个12位ADC、一个12中位DAC、六个16位定时器、一个32位定时器和一个高级控制PWM定时器。STM32F051C8U6微控制器在-40至+85°C的温度范围内工作,电源电压为2.0至3.6 V。一套全面的节能模式允许设计低功耗应用程序。STM32F051C8U6微控制器封装引脚为UFQFPN-48,还可根据要求提供模具形式。根据所选设备的不同,还包括不同的外围设备。特征核心:ARM®32位Cortex®-M0 CPU,频率高达48 MHz•记忆–16至64 KB的闪存–8 KB SRAM,带硬件奇偶校验•CRC计算单元•重置和电源管理–数字和I/O电源:VDD=2.0 V至3.6 V–模拟电源:VDDA=从VDD到3.6 V-通电/断电复位(POR/PDR)-可编程电压检测器(PVD)–低功耗模式:睡眠、停止、待机–RTC和备份寄存器的VBAT电源•时钟管理–4至32 MHz晶体振荡器–32 kHz振荡器,用于带校准的RTC–内部8 MHz RC,带x6 PLL选项–内部40 kHz RC振荡器•最多55个快速I/O–所有可在外部中断矢量上映射–最多36个I/O,具有5 V耐受能力•5通道DMA控制器•一个12位1.0µs ADC(最多16个通道)–转换范围:0至3.6 V–从2.4到3.6的独立模拟电源•一个12位DAC通道•两个快速低功耗模拟比较器可编程输入和输出•多达18个电容感应通道支持触摸键、线性和旋转触摸传感器•最多11个定时器–一个16位7通道高级控制用于6通道PWM输出的定时器,带空载时间生成和紧急停止–一个32位和一个16位定时器,最多可4 IC/OC,可用于IR控制解码–一个16位定时器,带2个IC/OC,1个OCN,空载时间生成和紧急停止–两个16位定时器,每个定时器带有IC/OC和OCN、空载时间生成、紧急情况用于IR控制的停止和调制器门–一个带1个IC/OC的16位定时器–独立和系统看门狗定时器–SysTick计时器:24位下计数器–一个16位基本定时器,用于驱动DAC•带警报和定期唤醒功能的日历RTC从停止/待机•通信接口–最多两个I²C接口,其中一个支持快速模式+(1 Mbit/s),20 mA电流吸收器、SMBus/PMBus和唤醒从停止模式–最多两个USART支持主同步SPI和调制解调器控制,一个具有ISO7816接口、LIN、IrDA功能,自动波特率检测和唤醒功能–最多两个SPI(18 Mbit/s),4到16个可编程位帧,一个带I²S接口多路复用•HDMI CEC接口,头标唤醒接待•串行线调试(SWD)•96位唯一ID•所有包装ECOPACK®2应用应用控制和用户界面手持设备a/V接收器和数字电视逆变器打印机PC外围设备、游戏和GPS平台工业应用PLC扫描仪报警系统视频对讲机和HVAC方框图时钟树图引脚图
意法半导体的高性能和DSP的DP-FPU, Arm Cortex-M7 STM32H7x3 MCU具有高达2 MB的闪存,1.4 MB的SRAM, 280 MHz的CPU, L1缓存,图形加速,外部存储接口,以及大量的外设。该设备实现性能和集成Cortex-M7运行高达280 MHz,实现1414 CoreMark和600 DMIPS,并从内部和外部存储器。特性高达2 MB的双闪光与8 KB扇区适合于空中(OTA)升级与RWW能力1.4 MB的分散RAM,包括1 MB的连续RAM,适合图形人机界面应用在停止模式下,省电模式可降至32μA,全内存保留来自内部和外部存储器的安全代码和执行保护
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