如何在任何表面都能体会流淌在指尖的精准触感？

通过消除物理按键，产品设计师可以实现更整洁、更时尚的工业设计美学。许多智能手机设计师正在引领这种幕后设计的演进，通过替换周边按键功能来增加触觉反馈解决方案。车载、PC、可穿戴设备和游戏控制台也在超越传统的按键界面，采用非机械的触觉反馈。

为了顺应这一潮流，Cirrus Logic公司近日宣布推出先进的触觉和传感集成电路产品——CS40L25升压触觉驱动器系列，旨在利用其在低功耗、低延迟混合信号处理方面的技术优势，全面提升消费类设备的用户体验。

触觉技术的创新已经出现重大转变

Cirrus Logic产品市场经理Shahram Tadayon在接受《电子工程专辑》独家专访时表示，通过触觉反馈消除物理按键，正成为现在消费类电子产品的重要设计趋势，智能手机就是其中最主要的驱动力，几乎所有的智能手机都具有触觉反馈，并且消费者已经习惯了这种体验。

 Cirrus Logic公司产品市场经理Shahram Tadayon

触觉之所以在手机中排名第一，是因为更时尚的设计。有了触觉反馈，就不再需要home健和其他按键，设计更时尚的同时，原有的功能都还可以得以保留。目前，有超过数亿部的手机配备了触觉功能，用不了多久，触觉功能也会在可穿戴设备、游戏设备、AR、VR和车载市场等领域大行其道，因为消费者对更美观设计的期待是永无止境的，所有这些设备对每个行业而言可能都是亿万美元，因此这将是一个非常大的市场。

IDTtechEx的数据表明，在过去的十年中，每个设备的触觉“花费”和带有触觉功能的设备的百分比都得到显著增长。而Markets and Markets的预测则指出，展望未来，触觉技术市场到2022年将达到195.5亿美元，2016年至2022年之间的复合年增长率为16.2%；Market Research Future等其他机构也发布了相似的数据。智能手机、PC触控板、可穿戴设备和VR/AR系统等消费电子设备中对触觉越来越多的需求，成为推动市场增长的主要驱动力。

但其实，将触觉反馈技术用于智能手机、智能手表和电子设备中并不是什么新鲜事，已经有很长一段时间了。不过，Shahram Tadayon认为最近几年的触觉技术发生了显著的变化，或者说，在开发未来触觉技术的创新方向上出现了重大的转变。

“几年前，触觉更像是一种消费者不是很喜欢的营销噱头，消费者的体验也不是很好。” Shahram Tadayon说，时至今日，触觉却是一种非常不错的体验，技术使触觉成为人们想要拥有的非常美好的体验。其次，产品为铃声、游戏和手表添加触觉功能。举例来说，玩赛车游戏时就真的像在开车一样；即使手机处于静音状态，也能通过识别不同的铃声知道是谁打来的电话。  

当任何表面都能触控时

CS40L25集成了一个高性能触觉驱动器、一个数字信号处理器和一个升压转换器。这些设备基于电机的谐振频率，可驱动高性能线性共振激励器(LRA)和音圈电机(VCM)，从而通过独特的预存触觉波形来增强用户体验。超低延迟可实时控制触觉电机，这为用户提供了更直接的感觉或反应。闭环算法最大程度地提高了LRA的效能，能让用户感到“真实的按键感”，并以更清脆、更少的“嗡嗡声”实现有力且一致的触觉。

CS40L25触觉驱动器解决方案

对于如何通过“闭环算法最大程度地提高LRA效能？”，Shahram Tadayon解释说，要获得良好且敏锐的单击，重要的是不仅要能够快速完美地启动LRA，而且还要能快速停止它。而且，如果只是停止施加电压，就会有振铃声，从而产生嗡嗡声。Cirrus Logic的闭环算法是持续监测LRA的电压和电流，因此它知道其位置并知道如何更快地停止它，从而产生良好敏锐的点击。 

 使用闭环算法最大程度地提高LRA效能

高升压电压、具有闭环算法的DSP和易于使用工具进行调试，以精确地获得所需的感觉，被Shahram Tadayon视作CS40L25核心竞争力的所在。

“宝马和梅赛德斯奔驰的按键体验是有所不同的，所以我们必须要能提供那种流淌在指尖的精准触感。”他说，设计触觉面临的挑战是该解决方案需要非常低的功耗，并且如果想要感觉恰到好处，则需要DSP和类比功能。比如高电压升压在产生良好且有力的点击感上至关重要，具有闭环算法的DSP需要提供良好且敏锐的点击感，而Cirrus Logic在混合信号和低功耗方面具备的技术积累，正好符合上述需求。

但他也同时强调称，工程师在对触控反馈类芯片进行选型时，会更看重系统性能，如对触觉电机进行实时控制所需的低延迟，易于调试以及出色的触觉驱动器功能等等。以CS40L25为例，通过提供更好的虚拟按键点击、垂直滚动、传感器效果和触觉碰撞等，可以增强用户体验；在电压、温度和外部因素上提供一致的性能，并且不会降低LRA的加速强度；简化的调制流程几乎就像即插即用一样，算法可以动态处理激励器特性的变化，从而无需长时间调整。

有一个颇为值得关注的现象是，当前，为了在几乎任何表面创建情境感知的“虚拟”按键，不少公司都选用了超声波方案，CS40L25也是这样做的吗？Shahram Tadayon对此给出了否定的回答。在他看来，如果物体表面非常轻且处于稳定状态，超声波就无法很好地发挥作用。而CS40L25中的驱动激励器，LRA和VCM中最好的激励器非常坚固，可以将其放置在面积较大的表面中，即便将其放置在始终摇晃的汽车中，仍可以克服道路噪音。

按键替换和触摸屏是CS40L25在汽车中的两个主要应用。例如方向盘的按键就可以从“物理”按键变成“虚拟”按键；同时，许多研究表明，有了触觉反馈，可以减少驾驶员眼睛在触摸屏上的停留时间，减少事故发生的次数，极大提升驾驶的安全性。
 
采用CS40L25系列的全新消费设备有望在2020年推出。Cirrus Logic CS40L25产品系列包括：用于移动和便携式应用的CS40L25-CWZR和CS40L25B-CWZR IC，采用30球WLCSP封装(批量供货)；用于PC/笔记本电脑和其他通用市场应用的CS40L25B-CNZR，采用商业级32引脚QFN封装(提供样品)；用于触摸键和触摸屏等信息娱乐应用的CS40L25B-DNZ AEC-Q100，采用汽车级变量带可润湿侧爬的32引脚QFN封装(提供样品)。

根据规划，Cirrus Logic最近开始提供其下一代触觉产品的样品，该产品集成了压力传感和触觉驱动器。该单芯片设备预期将提高性能、降低功耗并简化系统设计，智能手机触觉子系统的总尺寸的减少将多达50%。