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汽車的智能化，也在有力拉動智能座艙市場。偉世通的研究數(shù)據(jù)顯示，2018年全球智能座艙主要產(chǎn)品的市場規(guī)模約為329億美元，預(yù)計到2022年將達到461億美元，年復(fù)合增長率約為8.8%。究其原因，汽車再“智能”，也是要為坐在車里的駕乘用戶服務(wù)的，而智能駕艙正是連接汽車和座艙用戶的“界面”，它的用戶體驗越好，消費者掏錢買車才會越痛快。
因此，近年來在智能座艙相關(guān)的功能中，人們對于汽車人機交互界面（HMI）技術(shù)的關(guān)注度也最高。最通俗的理解，汽車HMI就是要在用戶和車輛之間建立起一個有效溝通的橋梁，使得兩者之間能夠無障礙地“對話”，它的作用可以概括為兩方面：一方面，用戶發(fā)出的指令，要能讓車輛“聽”得見，“聽”得懂；另一方面，車輛也要能夠通過HMI將車況和環(huán)境信息及時準確地傳達給用戶，使其能夠快速作出正確的決策。
汽車HMI的進化之路
汽車HMI的進化，也伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個漫長的過程。最初，HMI的方式是純“機械式”的：駕駛者通過油門、剎車、方向盤等輸出操控“指令”，直接經(jīng)由機械方式傳達給車輛；而汽車的車速、油耗、行駛里程等信息也是通過機械儀表展現(xiàn)在駕駛者的眼前。
這種比較沉悶的人車“對話”方式隨著汽車電子化的發(fā)展，逐漸改變了。這時用戶可以通過座艙內(nèi)的按鍵和旋鈕去控制越來越多的車身功能，后來由此發(fā)展而來的線控系統(tǒng)更是接管了核心的動力系統(tǒng)的控制，也就是說，人對車“發(fā)號施令”的方式變了。與此同時，車載信息通信系統(tǒng)的加入，也將液晶屏引入到了座艙內(nèi)，車向人傳遞信息的方式也變得更直觀和酷炫。
再后來隨著觸控屏的使用，通過一塊屏幕既可以接收車輛的信息，又能夠發(fā)布操控指令，這就使得汽車HMI又上了一個臺階。這方面一個最具代表性例子就要算是特斯拉的Model 3了，在它的座艙中一個15英寸的觸控屏取代了傳統(tǒng)座艙中的儀表盤和中控，幾乎取消了所有實體按鈕。在此之后，大屏幾乎成了駕艙是否“智能”的一個標志，其他競爭者也是亦步亦趨，快速跟進。
但實際上，隨著汽車智能化定義的外延不斷擴展、內(nèi)涵不斷豐富，汽車HMI的發(fā)展肯定不會停留在“一塊大屏幕”上，因此尋找后續(xù)的技術(shù)和市場發(fā)力點也就成了目前汽車電子領(lǐng)域的一個重要課題。
歸納起來，未來汽車HMI中主要有以下幾條競爭賽道。
1、多屏顯示
如果將所用信息交互集中在一塊大屏幕中，很可能造成不同功能之間切換難的問題，而且屏幕太大也不容易在空間有限的座艙中安置，因此“一車多屏、多屏聯(lián)動”也就成了一個設(shè)計趨勢。中控顯示、數(shù)字儀表盤、副駕或后排娛樂屏、智能后視鏡等不同屏幕，可以根據(jù)用戶使用場景的不同按需配置。根據(jù)Strategy Analytics的預(yù)測，未來在一些高檔汽車中，顯示屏的數(shù)量會超過10塊。
2、HUD抬頭顯示
這種起源于戰(zhàn)斗機HMI的信息交互方式，可以通過AR技術(shù)，將關(guān)鍵的車輛駕駛信息以圖像化的方式投射到前檔玻璃上，并與實際的道路和環(huán)境融合在一起，讓駕駛員無需轉(zhuǎn)移視線就能夠?qū)囕v狀況一目了然，并根據(jù)車況、地理、安全等方面的信息操控車輛。雖然這一技術(shù)目前還不算成熟，但是近年來市場滲透一直在加速。
3、語音識別
這可能是人們認為最“自然”的一種與車輛“對話”的方式，無需動手，只需動口，就能讓車輛聽你的指揮，這就避免了占用駕駛員寶貴的視覺“信道”，使其注意力不會分散，行車更安全。隨著語音識別在消費級應(yīng)用中的打磨和成熟，其成為越來越多車型的標配應(yīng)該指日可待。
4、手勢識別
這是和語音識別一起被認為是下一代自然HMI的焦點技術(shù)，在智能座艙應(yīng)用場景多元化的趨勢下，也會具有自己的一席之地?；谠摷夹g(shù)，用戶通過滑動、旋轉(zhuǎn)等手勢，就能直接操控車輛中的特定功能，其在很多場景下可作為語音控制方案的一個補充，在可行性、相應(yīng)速度、成本效益方面也具有明顯的優(yōu)勢。
可以看出，汽車HMI正朝向更直觀、更自然、多元化的方向發(fā)展。上述這些新興的汽車HMI技術(shù)的應(yīng)用，也勢必會催生新型的電子元器件和組件，這對于傳感器、數(shù)據(jù)處理、觸控和顯示，以及電源和模擬在內(nèi)的元器件產(chǎn)品，都是一次機遇。
當然，這些新型的元器件想要“上車”，也并不容易，它們不僅要在性能和功能上滿足新一代汽車HMI功能上的訴求，還要能夠在質(zhì)量和可靠性上符合嚴苛的車規(guī)，再有在小型化和成本方面也要有競爭力……想要達到上述這些要求，就需要相當?shù)募夹g(shù)底蘊和實力了。
今天我們就為大家推薦兩款Maxim Integrated針對下一代汽車HMI而開發(fā)的器件，相信你看完對它們的介紹，在做下一個Design-In時，BOM中也會多一些“料”。
高集成、高可靠屏幕背光驅(qū)動方案
上文提到，顯示單元的大屏化和多屏化是汽車HMI的一個重要趨勢，而為了滿足日益復(fù)雜的系統(tǒng)要求，高精度、高可靠、高靈活度和小型化的電源方案必不可少。MAX20444B就是按照這樣的標準而設(shè)計的器件，它是一款適用于汽車顯示屏的4通道背光照明驅(qū)動器，帶有升壓控制器，每路支持高達130mA LED吸電流。內(nèi)部電流模式開關(guān)DC-DC控制器支持boost或SEPIC拓撲，工作在400kHz至2.2MHz頻率范圍。
圖1：MAX20444B四通道背光驅(qū)動器IC
（圖源：Maxim Integrated）
其突出的性能優(yōu)勢包括：
高度集成：完整的4通道解決方案，集成升壓控制器、I2C控制，可最大限度地減少元件數(shù)量。
高度可靠、低EMI：工作在400kHz至2.2MHz頻率范圍，集成擴頻振蕩器有助于降低EMI，帶有FSEN引腳的失效保護工作模式。
支持多種調(diào)光方式：具有I2C控制的PWM調(diào)光和混合調(diào)光，PWM最小脈寬均為500ns，可采用燈串相移調(diào)光，以降低EMI。
寬電壓工作范圍：4.5V至36V寬輸入電壓，啟動后工作電源電壓低至4V，支持高達52V的拋負載。
完備的診斷功能：包括LED開路/短路檢測和保護、升壓輸出的欠壓和過壓、升壓測量、LED電流測量、熱關(guān)斷。
低功耗：自適應(yīng)輸出電壓控制方式，可最大程度降低LED電流驅(qū)動通路的功耗。
小型化：外形緊湊(4mm x 4mm)， 24引腳，采用TQFN或SWTQFN封裝。
低成本、小型化汽車手勢識別方案
在支持汽車手勢識別方面，Maxim Integrated推出了一款汽車級的手勢傳感器MAX25205。該傳感器利用集成的6x10像素光傳感器陣列，檢測受控IR-LED光源的反射光，實現(xiàn)接近檢測和手勢識別，即使在明亮的環(huán)境光條件下，也不受影響。通過與低功耗、低成本MCU配套使用，可以探測到滑動、旋轉(zhuǎn)和接近等手勢，以替代傳統(tǒng)的電子旋鈕和觸摸屏控制方式，控制車載信息娛樂、電話、側(cè)后視鏡、空調(diào)、天窗和車內(nèi)照明等系統(tǒng)。
與基于飛行時間（ToF）攝像頭的手勢識別方案相比，基于MAX25205的紅外傳感方案成本更低、尺寸更小——成本比市場上其他產(chǎn)品低10倍，而體積則小了75%。這無疑極具競爭力。
圖2：基于MAX25205的汽車手勢識別方案
（圖源：Maxim Integrated）
MAX25205的性能優(yōu)勢總結(jié)如下：
功能全：可以實現(xiàn)9種手勢，包括滑動（上下左右）、手指和手掌旋轉(zhuǎn)（順時針和逆時針）、接近等，與采用復(fù)雜微處理器的三芯片方案相比，延遲性更低。
成本低：成本顯著低于ToF攝像頭方案，無需復(fù)雜的軟件開發(fā)和維護過程。
尺寸?。涸?mm x 4mm的封裝內(nèi)，集成了6x10光電二極管陣列、LED驅(qū)動器和內(nèi)置LDO，整體尺寸明顯小于ToF攝像頭方案；同時還集成了400kHz I2C和6MHz SPI串行接口，可與低成本、低功耗的MCU連接形成小型化的系統(tǒng)方案。
可靠性高：符合AEC-Q100車規(guī)標準，工作溫度范圍-40°C至+85°C，濕度敏感等級MSL1。
功耗低：工作電流1mA（3.3V時）。
圖3：基于MAX25205的汽車手勢識別方案具有低成本、小尺寸的優(yōu)勢（圖源：Maxim Integrated）
總之，汽車智能座艙的發(fā)展，為相關(guān)電子元器件創(chuàng)造了新的市場機遇。想要將智能座艙的設(shè)計做成一份讓用戶交口稱贊的“美味大餐”，一定需要在BOM中加一些不同以往的新“料”。Maxim Integrated的MAX20444B和MAX25205就是這樣的兩顆料，想要嘗鮮，就來貿(mào)澤電子的網(wǎng)站上獲取更多的技術(shù)資訊吧！
