Die Welt der Automobile wandelt sich gewaltig. Früher nur ein reines Fortbewegungsmittel, das höchstens über ein Radio mit CD-Player zur Unterhaltung der Insassen verfügte, besitzt ein modernes Fahrzeug von heute ein Cockpit, das mehr und mehr zu einer vollelektronischen Kommandozentrale wird.

Telefon, Video, Internet, Navigation usw. sind daher heute in Fahrzeugen keine Seltenheit mehr. Alle diese Geräte müssen z.T. auch während der Fahrt bedient werden, ohne dass der Fahrer davon zu stark abgelenkt wird. Der Trend geht aus diesem Grund weg von einzelnen Bedienelementen wie Knöpfen, die man auf Tastenfeldern umständlich suchen muss, oder Joysticks, mit denen man durch verschachtelte Menüs navigiert. Stattdessen werden heute vermehrt intelligente Menüsteuerungen eingesetzt.

Eine der Lösungen, die Bedienung intuitiver zu gestalten, damit man auch während der Fahrt die meisten Funktionen „im Griff“ hat, sind berührungsempfindliche Oberflächen. Diese Touch-Screens und Touch-Elemente haben den Vorteil, dass die jeweils benötigten Bedienelemente zur Laufzeit individuell angeboten werden können. Statt also endlos durch Menüs klicken zu müssen, reicht hier ein Wischen, ziehen oder Antippen der Oberflächen, deren Menüs sich individuell an die benötigte Anwendung anpassen.

Man In CarWährend solch ein Möglichkeit für Navigationssysteme schon eine Weile verfügbar ist, sind Fahrzeughersteller mittlerweile dazu übergegangen, auch andere Bedienelemente, vom Entertainment-System bis zur Visualierung von Fahrzeuginformationen, über Touch-Elemente bereitzustellen. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe eines Touch-Sensorfeldes, das mittig in der Nähe des Schalthebels befindlich ist und frühere Joysticks oder Tastenfelder vollständig ersetzt.

Zudem zeigen Designstudien der Automobilindustrie, dass der Trend zu immer mehr berührungsempfindlichen Bedienflächen im Fahrzeug geht. Diese Touch-Systeme werden dabei in der Regel individuell auf die konkrete Anwendung hin entwickelt.

Eines der zentralen Steuerelemente eines Touch-Systems ist neben der eigentlichen, berührungsempfindlichen Bedienfläche der sogenannte Touch-Controller. Dieser liest den Sensorinput beim Berühren der Oberfläche aus und ermittelt daraus millimetergenau die Position des Fingers. Diese wird dadurch einem logischen Bedienelement zugeordnet und die entsprechende Aktion ausgelöst.

Manche Eingabesystem unterstützen zudem eine Mehrfacheingabe (Multi-Touch).

Moderne Touch-Controller werden mit einer herstellerspezifischen Firmware geliefert. In vielen Fällen ist es allerdings notwendig, die Firmware auf eigene Bedürfnissen anzupassen, oder Funktionalitäten, die der Controller anbietet, besser durch einen Kfz-Hauptprozessor steuern zu lassen. In dem Fall werden Teile der Firmware des Touch-Controllers gezielt umgangen bzw. ausgelagert.

Auch werden Touch-Controller von Hardware-Herstellern häufig optimiert auf spezielle Anwendungen hin entworfen, sodass hier keine konfektionierten Controller, sondern speziell designte Hardware verwendet wird. Da diese nicht immer zeitnah für die Neuentwicklung zur Verfügung stehen, könnten sich Verzögerungen und damit eine Erhöhung der Entwicklungszeiten ergeben.

Emulation von Touch Controllern

In all diesen Fällen hat es sich daher von Vorteil erwiesen, die Funktionen eines realen Touch-Controllers ggf. frühzeitig mit Hilfe eines Emulators bzw. Simulators nachzubilden. Dieser stellt das Verhalten des realen Touch-Controllers insoweit nach, dass er sich aus Sicht einer Gegenstelle logisch identisch zum emulierten Gerät verhält.

Hierbei kann ein Emulator sowohl statisch und vordefinierte antworten liefern, als auch reale Fingerbewegungen reproduzierbar nachbilden, was mit den Händen eines Menschen nur schwer möglich ist. So lassen sich gezielt Szenarien entwickeln, vom Auflegen des Handballens bis zu überschnellen Gesten.

Dazu werden die Kommunikations- und Koordinatendaten zur Laufzeit auf einem PC generiert und anschließend an eine, speziell für diese Anwendung hin entwickelte Hardware übertragen. Diese Hardware emuliert den Touch-Controller und ist statt seiner mit einem Steuergerät (Master) verbunden. Dazu müssen, entsprechend den Anforderungen, unterschiedliche Kommunikations-Protokolle wie I2C oder SPI unterstützt werden, auf denen die Daten wahlweise übertragen werden können.

Die Daten werden dabei hinreichend schnell vom PC bereitgestellt, sodass die Echtzeitanforderung an das System von der zum Simulator gehörenden Hardware gewährleistet werden kann.

Mit Hilfe dieses Aufbaus ist es dann auch möglich, wohl definierte Daten zu generieren und damit die Auswertung der Daten auf der Zielhardware gezielt zu unterstützen und zu vereinfachen. Dadurch lässt sich die Systementwicklung in mehrere Teilschritte zerlegen, wobei die Entwicklung der Protokolle auf der Gegenstelle (Master) auf diese Weise unter definierten Bedingungen stattfinden kann. Ist diese Entwicklungsphase abgeschlossen, erfolgt in einem zweiten Schritt die Anbindung des realen Touch-Controllers. Hierbei sind dann häufig nur noch wenige, hardware-spezifische Randbedingungen zu berücksichtigen, die von einem Simulator nicht erfasst werden. Diese Vorgehensweise optimiert die Inbetriebnahme der realen Hardware und reduziert somit die Entwicklungszeiten.

Neben der reinen, echtzeitnahen Kommunikation mit dem Steuergerät des Touch-Controllers sind zudem häufig noch weitere Informationen während des Entwicklungsprozesses von Interesse. Dazu zählen u.a. Statusmeldungen, die notwendig sind, um das Timing-Verhalten des Systems besser einzuschätzen. Diese Daten werden daher zusätzlich zu den eigentlichen Positionsdaten bzw. Koordinaten erzeugt und zur Laufzeit über ein CAN-Bus-Protokoll versandt. Mit diesen Informationen kann dann u.a. eine System-Optimierung durchgeführt werden.

Auf diese Weise wird der Touch-Simulator zu einem integralen Bestandteil einer effizienten Entwicklung rund um ein modernes Bedienkonzept in einem zukunftsweisenden Automotive-Marktsegment.

 

telos ist seit vielen Jahren maßgeblich an der Entwicklung von Touch-Simulatoren beteiligt und entwickelt hierfür nicht nur die für die PC-Anbindung notwendigen .NET-Bibliotheken, sondern auch die zugehörige, kundenspezifische Hardware, die an das reale Steuergerät des Fahrzeugs angeschlossen wird und mit diesem und dem PC kommuniziert.

Mit unserem umfassenden Entwicklungs-Know-How unterstützen wir international operierende Automobilzulieferer bei der Entwicklung von Touch-Controller-Systemen für Bedienelemente im Kfz. Darüber hinaus beraten wir die unterschiedlichsten Unternehmen der Automobilbranche beim Einsatz und der Einführung von touch-basierten Systemen.