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新興微型光學手指導航模組的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

作者: 時間:2011-04-13 來源:網(wǎng)絡 收藏

1 簡介

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/150851.htm

  ,集感應測量光路、機械構造和數(shù)字/模擬微電子集成電路于一體,是高度微型化的機電一體化人機輸入模塊,其核心技術是OFN(Optical Finger Navigation),又稱為單手指導航SFN(Single Finger Navigation)、光學軌跡板OTP(Optical Track Pad)或光學導航觸鍵ONK(Optical Navigation Key)。不同廠家有不同的稱謂,比較公認的是“光學手指導航OFN”。

  簡單地說,OFN就是高度微型化的鼠標。

  1.1 工作原理

  OFN模組,通常由紅外LED光源、遮光觸摸面板、光學透鏡組和具有光敏陣列的片上處理/控制芯片組成,一般制作在便于集成應用的柔性線路FPC(Flexible Printing Circuit)板上。常用的OFNFPC,還集成了表面按鍵,即所說的“鍋仔片(Metal Dome Switch)”,以簡單地實現(xiàn)“點擊確認”的功能。

  OFN模組的工作原理如下:手指接觸遮光觸摸面板,光敏陣列檢測到有目標活動,喚醒片上SoC投入正常工作狀態(tài),紅外LED發(fā)光,啟動檢測光路,通過光學透鏡組的折射和聚焦,由光敏陣列得到一幕一幕的圖像數(shù)據(jù)信息;SoC從中抽象出不同的運動矢量MV(Motion Vector),進而根據(jù)運動矢量在時間和空間上的相關性,計算出每次手指移動的平面相對量,形成運動數(shù)據(jù),并及時通過數(shù)據(jù)接口向外傳輸出去。手指移出后,光敏陣列通過檢測還可以使SoC轉入休眠狀態(tài),以節(jié)省功耗。

  遮光觸摸面板,需要能夠應對強光輻射干擾及外界濕度變化影響。

  運動相關性的判斷與計算是OFN的核心,通常沿用光電鼠標中成熟的簡化的13點、9點、7點或5點運動預測算法。還可以對得到的一系列數(shù)據(jù),展開進一步的分析計算,得到“點擊”、“雙擊”、“拖動”等伴隨信息,進而實現(xiàn)傳統(tǒng)鼠標的各種功能。

  OFN形成的數(shù)據(jù)信息一般包括兩類:控制信息和運動信息??刂菩畔⒅甘臼欠襁\動、點擊、雙擊、拖動等,運動信息即平面的X方向與Y方向相對位移量。

  1.2 技術特征

  從應用角度概括起來,OFN的性能特征如下:

 ?、?超薄超小設計。通常,外形面積在10 mm×10 mm以內(nèi),有效感光孔徑在1.5 mm×1.5 mm以內(nèi),厚度在28~51 mm,也有2 mm厚度的OFN推出。

 ?、?極低功耗設計。工作電流在2~16 mA,通常為3 mA;待機電流為80~150 μA,大多數(shù)器件為100 μA。

  ③ 直流供電需求。2.6~5.0 V范圍,常用為2.8 V工作電壓,正在朝自適應、更低的電源供應發(fā)展。

  ④ 靈活的多接口支持。可以通過常規(guī)數(shù)字接口I2C(InterIntegrated Circuit)或SPI(Serial Peripheral Interface)上傳數(shù)據(jù)或接受主機配置,也有PS2鼠標接口或USB接口的;可以以中斷方式向主機隨時提示需要信息輸入;可以通過復位和開關的形式接受主機統(tǒng)一調度。

 ?、?可選或自適應的光敏陣列分辨率,200~1250 CPI(Dots Per Inch)通常為800CPI。

  ⑥ 位移數(shù)據(jù)設置。通常為8位補碼格式。

 ?、?優(yōu)良的EMC/EMI設計,2 kV以上的ESD(ElectroStatic Discharge)能力。

  1.3 產(chǎn)品化應用

  OFN一經(jīng)推出,就得到了迅速應用,特別是各種各樣的手機,無論是廉價的功能手機(feature phone)還是高性能的3G(3rdGeneration)智能手機(smart phone),無論是Nucleus MTK、ThreadX艙寡浮Symbian體系還是Windows Mobile、ARMLinux/Android、MACOSXiPhone體系,如Samsung的i329/728/780/788/908/8510、Nokia的E72/N900、BlackBerry的8520/9700、LG的ks500/kt500、SonyEricsson的X1/X2/X3、Sharp的SH8020C、中興的X60等,不勝枚舉。

  另外,在MID(Mobile Internet Devices)/MPC(Multimedia Personal Computer)/上網(wǎng)本、GPS導航、PMP(Portable Media Player)娛樂、數(shù)碼相機/攝像機等大眾化產(chǎn)品中,也在不斷地得到廣泛應用。不著重考慮成本和功耗的工農(nóng)業(yè)過程控制、儀表儀器設備等行業(yè)領域,也在悄然進行OFN的擴展應用。

  OFN應用前景十分壯觀,需求推動著OFN的應用,應用促進著OFN的不斷完善發(fā)展。

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