新型可编程SoC：可集成家用电器功能

大型家电通常利用一些集成电路(IC)实现不同的功能，包括用户界面(UI)、感应和过程控制等。美观的用户界面是烤箱、洗衣机、冰箱等家用电器的一个重要区分特性。电容式触摸感应是家用电器用户界面的常用功能，因为它们非常稳健可靠，而且其“外观和手感”是机械按键无可匹敌的。除了触摸感应功能，用户界面还提供声音和视觉反馈。大型家电也需要额外集成电路，用于感应/测量物理量，完成过程和功能选择，以及驱动最终控制元件。本文介绍了另一种将众多家用电器功能集成到一个可编程片上系统(PSoC)控制器的方法，这种方法非常灵活、成本低，能够让家用电器拥有大量差异化的特性。

图 1.可编程片上系统

将复杂系统(如大型家电)的众多功能集成到单一集成电路之中，需要采用不同的设计方法。具体而言，可编程片上系统控制器拥有模拟和数字式外设，它们通过高度可配置的信号矩阵和数据总线网格相连接，从而支持创建定制设计。图2所示为集成了一台家电众多功能的PSoC的方框图。

图 2.基于PSoC的家电解决方案的方框图

用户界面--触摸感应

用户界面是可以集成到可编程片上系统控制器的最重要功能之一。电容式触摸传感器外观美丽、易于使用，与机械式传感器、按键、控制旋钮相比，使用寿命更长。但是，家电对前面板设计的要求非常严格：

· 覆盖层(PCB上的电介质材料)必须比较厚，一般超过5毫米。

· 传感器需要拒绝电器产生的电气噪音，以避免误判触摸。

为了满足这些要求，电容式传感器需要具有高信噪比(SNR)。此外，对于需要用到液体或者在被液体环绕的家用电器而言，其触摸板还必须防水。这是因为覆盖层即使存在水滴或积水也不能引起误判触摸。

此外，机械按键和旋钮提供触觉反馈，这样可方便用户了解是否已正确按下按键或者旋钮已经转动了多少。具有触摸感应功能的电器可以设置触觉反馈，还可使用小电机，形成振动，以响应触摸。然而，这种触觉反馈对大型家电而言是不切实际的。因此，设计基于电容式触摸的用户界面时，设计人员应该确保，设计中使用的电容式传感器能够提供充分的视觉和听觉反馈。请考虑下面的径向滑条示例：