Microchip的PTC助力简化方向盘离手检测系统设计

Microchip Technology Inc. Damien Wang

Microchip 的外设触摸控制器解决方案有助于快速实现一个低功耗、高灵敏度且不受环境影响的方向盘离手检测（HoD）系统。

使用 ADAS 技术提升车辆安全性

为了提升安全性，汽车原始设备制造商（OEM）正在不断向其汽车产品中增加高级驾驶员辅助系统（ADAS）的数量。遗憾的是，其中一些 ADAS 系统非但没能使汽车更安全，反倒无意中让乘客面临着更高程度的危险。例如，一些驾驶员在使用自动巡航控制时会将手从方向盘上移开，这不符合车道保持辅助系统（LKAS）的使用要求。尽管有些驾驶员可能只是想要试探一下系统的极限，但有些驾驶员可能对系统的模仿能力存在误解，误以为在某些情况下允许“方向盘离手”操作。如果不解决这种行为，可能会产生灾难性的后果。因此，UN R79 针对 LKAS 新增了以下规定：要求汽车监视驾驶员行为，在 LKAS 启用后如果驾驶员将手从方向盘上移开就发出警报，这一功能通常称为方向盘离手检测（HoD）。

HoD 设计注意事项

HoD 可通过多种方式实现，包括转矩、摄像头和电容传感，每种方式都各有优缺点。设计 HoD 系统时有以下几点重要注意事项：

● 抗噪性

指的是产品抵抗（拒绝）不需要的电压和电流（即所谓的电气噪声）的能力。高抗噪性可提高 HoD 系统的可靠性。

● 功能安全

ADAS 系统可提高汽车乘客的安全，但仅限于 ADAS 系统可靠运行的前提下。这要求 ADAS 系统实现一项或多项自动保护功能，以免对人身安全或健康造成不可接受的损害风险。此外，还需要在产品内使用功能安全机制来检测、缓解和纠正系统运行中的随机错误引起的故障。ISO 26262 是针对道路车辆中电气和电子系统的国际功能安全标准。

Microchip 的 PTC 有助于快速实现 HoD

Microchip 的外设触摸控制器（PTC）解决方案有助于快速实现一个低功耗、高灵敏度且不受环境影响的方向盘离手检测（HoD）系统（如图 1 所示）。


图 1 使用 Microchip 技术实现 HoD

PTC 基于带驱动屏蔽的自电容传感和互电容传感，两者都具有出色的抗噪性。此外，还支持过采样并将第 1 个采样至第 64 个采样累加求平均值。为了降低接近触摸采集频率的噪声信号的影响，PTC 还支持使用噪声信号去同步化进行跳频，以提高传导抗扰度。

Microchip 拥有大量符合功能安全标准的产品组合，包括单片机（MCU）、数字信号控制器，以及接口和连接解决方案，全部推荐用于 HoD 系统设计。Microchip 的 AVR®DA 系列单片机在 AVR MCU 的低功耗性能之上增添了实时控制功能和易用的电容触摸功能。该系列将最新的独立于内核的外设（CIP）与强大的集成模拟产品组合相结合，无论是作为独立的处理器使用还是作为高精度设计中的配套 MCU 使用均表现出色。符合 ASILB 标准的 AVR-DA 系列（经 SGS-TUV 认证）可与我们符合功能安全标准的 ATA663454 LIN收发器一起纳入 HoD 系统，该收发器集成了 5V 稳压器、上桥臂开关和看门狗，看门狗可用于监视中央控制器以实现功能安全性。此外，可使用故障模式影响和诊断分析（FMEDA）作为工具来识别集成电路（IC）中的非安全相关部分，并分配诊断功能以检测芯片中安全相关部分的故障。这样可以大大降低残留失效率（FIT）。Microchip 提供FMEDA 和安全手册，以辅助实现可靠的 HoD 系统。除了功能安全元件之外，我们还提供丰富的安全编译器和软件组合。

总结

在 HoD 系统中处理传感器设计、EMC/EMI 问题和功能安全问题非常复杂。幸运的是，我们在 HoD 系统方面拥有丰富的经验，可以提供一种低成本且方便快捷的解决方案，帮助您快速实现大规模生产可靠产品。