可編程片上系統 (PSoC) 控制器是特別為家用電器而設計的解決方案，能夠簡化添加顯示屏、觸摸感應等新功能的過程，從而塑造更優的產品特性。
技術乾貨
可編程片上系統（PSoC）系統控制器配有的模擬和數字外設，與高度可配置的信號和數據總線網格矩陣相聯，從而增加了靈活度，推動更優質的產品更快上市。
定製數字模塊可用於多路 LED 控制，從系統 CPU 上卸載正在運行的任務。
可編程模擬模塊能夠減少外部信號調節電路的數量（這些調節電路是集成多個模擬傳感器所需的）。
大型家電通常需要使用多個集成電路 (IC) 來實現不同的功能，包括用戶界面（UI）、感應和進程控制。對於烤箱、洗衣機以及電冰箱等家電來說，美觀的 UI 設計是一大主要產品特性。家電 UI 設計通常使用電容式觸摸感應，其界面的堅固性以及“視覺和觸感”均是機械按鈕無法比擬的。除了觸摸感應之外，家電 UI 還需要提供音頻和視覺反饋功能。同時，大型家電也需要額外的 IC 來感應、測量物理量、運行進程和功能選擇以及驅動最終控制元件。製造商可以選擇將多個家電功能集成到單個可編程 PSoC 控制器中，無須使用多個 IC。該解決方案非常靈活，並且成本低，讓家電製造商能夠輕鬆地為其產品增加各種各樣的特色功能。
圖1：可編程片上系統 (PSoC) 控制器（右）比基於 MCU的系統（左）具有更高的集成度和功能水平，能夠降低成本並簡化產品差異化過程。
想要把大型家電等複雜系統的多個功能集成到單個 IC 中，就需要採用不同的設計方法。具體來說，PSoC 控制器配有的模擬和數字外設，與高度可配置的信號和數據總線網格矩陣相聯，能夠進行多種不同的定製設計。
圖2：家用電器的 PSoC 配置框圖顯示瞭如何簡化添加顯示屏和觸摸感應等功能，以加速定製設計開發。
用戶界面 - 觸控感應
UI 是 PSoC 控制器上最重要的集成功能之一。電容式觸摸傳感器在美學設計上具有優勢，並易於使用。與按鈕、旋鈕等機械部件相比，其使用壽命更長。然而，家用電器對前端面板設計的要求非常嚴格。
需要較厚的覆蓋層（覆蓋在 PCB 印製電路板上的電介質材料），通常大於 5 mm。
為了避免發生誤觸，傳感器需要消除家電產生的電子噪音的影響。
為了滿足這些要求，電容式傳感器需要具備較高的信噪比 (SNR)。此外，涉及液體或在液體環境下使用的電器需要配置具有防水性的觸控面板。這樣，即便是在面板上濺水或者潑水也不會造成誤觸。
另一方面，機械按鈕和旋鈕能夠提供觸覺反饋，用戶可以知曉是否按下了按鈕以及旋鈕的扭轉位置。配置了觸摸感應功能的家電也可以有觸覺反饋，可以使用小型電機產生振動以響應觸摸指令。然而，這種觸覺反饋對於大型家電來說是不切實際的。設計電容觸控 UI 時，開發人員應確保所用的電容傳感器能夠提供足夠的視覺和聽覺反饋。
請參考以下徑向滑塊案例。徑向滑塊是一種旋轉控制器，類似於旋鈕，通常用於控制連續變量，例如烤箱的熱度（溫度）。滑塊能夠檢測手指的移動動作，移動幅度則被讀取為輸入數值。實際上，印製電路板上的滑塊佈局是由多個單獨的傳感器組成的（見圖3）。所有傳感器信號均用於計算手指在滑塊上的位置。
圖3：在徑向滑塊中，有 7 個傳感器產生信號以計算手指所在位置。分佈在滑塊周圍的 LED 燈用於提供視覺反饋，從而追蹤手指移動位置；壓電揚聲器由集成在控制器上的 PWM 進行驅動，能夠提供額外的音頻反饋。
如示例所示，把 LED 燈組安裝在滑塊周圍，以提供視覺反饋。LED 燈組由控制器打開，由此跟蹤用戶的手指位置。此外，壓電揚聲器能夠提供音頻反饋，而該揚聲器是由集成在控制器上的 PWM 模塊所驅動的。
屏蔽電極等其它印製電路板元件也可以為前端面板提供防水性。添加接近感應功能等其他功能時也能應用電容感應技術，可以給 UI 帶來更直觀的感覺。接近感應功能使前端面板能夠檢測用戶的手正在接近面板，以便系統可以自動啟動面板。另外，還可以運用多個接近傳感器檢測手勢。
用戶界面 - 顯示屏
UI 中通常使用段式 LCD 和 LED 來顯示字母和數字數據。段式LCD 相對便宜，能耗較低，還可以由系統控制器直接驅動。與 LCD 相比，段式 LED 可以提供良好的視角，不需要背光。
而段式 LED 可以多路複用，從而減少所需的引腳數。通常來說，多路複用應用於固件中。基於固件的LED驅動消耗寶貴的CPU週期，導致顯示刷新不均勻或不可靠，這取決於固件。。PSoC 控制器內的可編程數字模塊為定製 LED 複用邏輯的執行提供了更有效的方法（見圖 4）。由可編程數字模塊創建的電路獨立於 CPU 工作，類似於一個外部 LED 驅動器。
圖 4：使用可編程數字模塊的定製 LED 驅動器在高效設計表現出更出色的顯示性能；要注意的是，此版本僅使用 5 個引腳來驅動 20 個 LED。
其他整合
大型家電包含多個模擬傳感器，可以測量溫度、液位等數值。而減少外部信號調節電路數量的有效方式就是使用控制器內的可編程模擬模塊。例如，使用可編程模擬模塊整合負載測量電路與溫度補償（見圖 5）。
圖 5：PSoC 控制器具有可編程模擬模塊，可以減少需要的外部信號調節電路的數量，例如，本例中的溫度補償與負載測量電路整合。
可編程模擬和數字模塊還可以簡化家電中的最終控制元件驅動，例如加熱線圈或電機。
有了精密的規劃和設計，開發人員可以將多個功能集成到單個 PSoC 中，從而優化他們的家電產品。這樣做不僅可以降低物料成本，增加靈活性（只需稍微修改固件，多個大型家電也可以使用單個設備），還可以製造更具特色的產品功能。
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