2022年简单手势唤醒便携设备设计方案方案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用简洁手势唤醒便携设备的设计方案导读 : 本文争论如何唤醒平板电脑等触控装置,无需接触设备,而是采纳基本的手势识别 及新奇的接近检测传感器;本文争论了相关设计的物理布局、速度限制、检测门限、系统 集成,以及人为因素的影响;给出了软件实时的例程;厨房里的突发奇想假如做饭时使用触控设备,您可能会留意到根据设备列出的食谱烹饪并非想象得那么简洁;技术达人 例如鄙人)走进厨房时,喜爱看着平板电脑或智能手机上的菜谱做 饭;您可能会说:“ 好吧,这有什么难度?” 由于屏幕始终开启会消耗很大电量,通常 手持装置在 1、2分钟后没有操作时
2、将自动进入休眠状态;那么,当您需要参照食谱时,设备已进入休眠状态;此事,您面临两个挑选:要么强制屏幕保持永久开启;要么用沾满食物的手开启装置,而在屏幕上留下斑斑油渍;当然,您可以在每次查看时把手清洗 洁净,但不断重复洗手、擦干即繁琐,又费水;我经常问自己:“ 怎样才能既不让屏幕始终开启,又不会弄脏装置?” 实际上,有一种方法一举两得,即通过一个手势不用接触屏幕)开启显示屏;听起来好像很复杂,是吗?幸运的是,做起来可能比听起来简洁一些;接近检测传感器传感器资料点击E 讯网)很多触摸屏装置,特殊是智能手机,内部已经安装了红外IR)接近检测传感器;这些传感器一般在通话期间自动打开 / 关闭屏幕,以防
3、止意外操作手机的输入界面;这 种传感器技术,加上精明的软件设计,就能实现利用一个手势唤醒装置的功能;基本的设计思路是:设备进入休眠状态时,触摸屏关闭,应用处理器处于低功耗模 式,依靠接近检测传感器“ 观看” 背景的变化,当接收到的信号足够大时,做出适当反 应;这与接近检测传感器在通话期间关闭屏幕的功能几乎完全相同;只是,我们的应用 对数据有了不同的说明;第一记录传感器在“ 正常” 背景下的计数值,此时得到的数值可能为零,但实际设 计中需要考虑系统失调 例如:散射或串扰);然后将得到的数值设置为检测门限,当 接收信号超过门限时触发中断或向应用处理器发送信号,以唤醒系统并打开屏幕;总体而言,这种方
4、法特别简洁、直观,可利用环境光检测器和IR 接近检测传感器实现;本文介绍的方案采纳 MAX44000,接近检测的数据读取时间间隔可以设置在 1.56ms至100ms 与环境光检测传感器轮番读取数据);假设最大检测距离为 10cm, LED的辐射角为 15 ,那么,可以掩盖的面积大约为 内的移动目标才能捕获到;由此,能够以最慢22cm2或跨距大约为 5.35cm,只有该区域 即最低功耗)的采样速度牢靠检测的最名师归纳总结 快手势动作大约为0.53mps. 在此,我们仍假设传感器只需要采集到一次高于门限的信第 1 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -
5、 - 个人资料整理 仅限学习使用号,即可识别经过掩盖区域的目标;举手之劳理论上讲,该方案的实施特别简洁;当装置进入休眠模式时,将接近检测传感器置 为环境扫描模式,并在检测到目标时发出中断信号,指示捕获到超过预设门限的信号;可通过 I2C 接口轮询传感器的状态;不幸的是,这种方式会消耗过大功率,超出了大多 数用户的预期;这也是接近检测传感器的设计重点,MAX44000传感器能够在很多方面摆脱应用处理器的干预,减轻处理器负荷 降低功耗);使能 MAX44000的内部接近检测中断寄存器 0x01的第 1位),可将唤醒门限写入内部寄存器 0x0B 和0x0C);当接近检测传感器的读数超过该门限时,触发
6、中断标识置 位,将 MAX44000的 /INT 引脚置为低电平;当应用处理器检测到该引脚驱动为低电平 时,可唤醒装置退出低功耗模式,并打开屏幕,或完成其它需要的动作;但不容忽视 实际应用往往不如理论那么简洁,非接触唤醒的详细实施并非只是简洁地检测高于 门限的信号;实际上,详细的设计需要考虑诸多因素;信号电平与电路布局 最关键的考虑应当是触发唤醒条件的信号电平,需要在系统响应灵敏度与误报概率之间进行权衡;假如门限过低,就很简洁检测到输入手势工作),但会增大瞬态噪声或突发条件产生误报的概率;反之,过高的检测门限能够把误报概率降至几乎为零,但却只能检测到特别接近的目标,甚至对任何输入即使您疯狂晃动
7、手臂)都反应迟钝;解决这一问题的正确方式是:第一降低系统噪声,可以通过光学方法或严谨的电路 布局实现,降低的噪底有助于降低误报概率;其次,挑选“ 平均” 检测距离 例如: 4cm至5cm)并利用参考目标测量信号,18%的灰板比较抱负,但假如触摸屏上方安装了黑色玻璃,测量时也应当使用这样的玻璃,所测得的信号电平可以作为设置门限的正确参考;通常可以遵循这样的原就:即将电平设置在满幅的8%至15%,即使电平发生变化;可以根据上述体会数据设置 MAX44000传感器的接近检测门限寄存器,图 1所示为信号强度随距离变化的关系曲线,采纳 18%灰板,驱动电流为 100mA,传感器上方没有玻璃罩;蓝线为可以
8、挑选的唤醒门限;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 1. MAX44000接近检测传感器信号强度随距离变化的关系曲线,采纳 18%灰板, 100mA驱动电流,没有玻璃罩噪声和低通滤波需要考虑噪声问题时,可利用低通滤波器处理信号;另外,MAX44000仍有几个掌握位可以用作触发中断标识之前的屏蔽,采纳这种设置时,需要检测到肯定数量超出门限 的采样值时才会触发中断标示,能够在肯定程度上降低噪声的影响;一种略微复杂的方法是将传感器的读数储存在数据队列中,然后利用定制的 FIR 软 件对其进行滤波
9、处理;但这种方法需要提高接近检测传感器的采样速率,否就就会降低 能够捕获到的传感器可视范畴内的手势动作速率,特殊是把采样速率设置在 100ms时;利用器件的掌握位屏蔽检测时,速率可最多降低 手势速度16倍通常挑选 4x 屏蔽即可);手势动作的快慢是我们需要考虑的另一因素;最大速度取决于:1. 传感器的可视范畴; 2. 手与传感器之间的距离;3. 采样率; 4. 检测门限;前两项很简洁确定:传感器的检测角度,结合传感器与目标之间的距离,利用基本的三角形即可运算出传感器可视范畴内目标的移动距离;例如,假如传感器的视角为30度,最大有效检测距离10cm,那么,传感器可视范畴内答应的目标移动距离为 5
10、.35cm,掩盖面积大约为 78cm2.直线距离结合采样率,即可打算速度限值;详细地说,假如采样率为 T,那么目标跨越可视区域的时间不得小于 T. 例如,假如 T 为100ms MAX44000的最低采样速率),那么根据上例,理论上最大答应的速率为1mps 这实际上已经相当快了);您可能期望捕获到多个采样值来确认触发唤醒,这样的话,会降低答应的速率下限;检测门限也影响最大答应速率;一般来说,门限越低,能够捕获到的手势动作就越名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用快;如上所述,应谨慎挑选门限,以免
11、产生误报;人为因素这种应用仍会受到人手以及挥手动作等人为因素的影响;应通过一些案例确定一般大多数人的习惯,包括他们在屏幕前挥动手掌的速度以及与屏幕之间的距离,另外,是否戴手套也会产生肯定的影响;不同的应用场合不同装置)也会影响到设计需求,例如智能手机、平板电脑或汽车外表盘,对存在详细的设计考虑;当然,设计过程中仍应 考虑用户界面和体会参数;最终,仍要对真假手势做出判定,即装置需要判定接收到的信号是来自于一个手势动作,仍是简洁的装置移动例如:放置在外套、口袋或背包中,或者是屏幕朝下放置);单纯依靠上述检测原理,很难做出正确的“ 真伪” 鉴别,除非在装置内供应更多 的背景信息;关于这一问题的争论超
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