雖然人機界面 (HMI) 系統(tǒng)并不是一項新技術，但改善世界和改進人類與電子產品交互方式的大部分潛力仍沒有實現(xiàn)。為了擴展汽車和工業(yè)系統(tǒng)中 HMI 系統(tǒng)的功能，開發(fā)人員需要能夠自由設計可擴展、開源且可靠的系統(tǒng)，并可以集成人工智能 (AI) 等高級功能。德州儀器基于 Arm 的高度集成式處理器旨在幫助開發(fā)人員在高級 HMI 系統(tǒng)中實現(xiàn)高性能處理能力。

本文探討了高度集成處理器為 HMI 設計帶來的優(yōu)勢，以及設計人員選擇合適處理器時參照的標準。

為多顯示 HMI 系統(tǒng)選擇處理器

面對如此多的集成選項，在選擇處理器時需要權衡各種因素。通常，某款特定處理器無法滿足某個設計的所有特性、成本和功率預算需求。如果系列處理器既能在滿足這些要求的同時實現(xiàn)可擴展性，又能更大程度地提高設計效率（尤其是對于軟件而言），便可能成為理想之選。以下幾點概述了在為 HMI 設計選擇處理器時的五個設計注意事項。

性能與電源效率間的關系

尺寸更大、分辨率更高的顯示屏和多個顯示屏所需的大量細節(jié)需要更強的處理能力，這通常會導致系統(tǒng)功耗和熱管理增加。使用圖形處理單元 (GPU) 等專用處理內核有助于減少這種功效設計注意事項。可擴展的產品系列為設計人員提供了能夠為給定系統(tǒng)提供所需功率和熱性能的器件。這些產品旨在為一系列器件提供適合給定設計的 GPU 性能，如果不需要 GPU，也可以提供不帶 GPU 的選項。德州儀器的 HMI 應用處理器系列，例如AM623（不帶 GPU）以及 AM625、AM62P 和 AM67X（帶 GPU）（如表 1 所示），可幫助設計人員在設計中添加更大分辨率和具備沉浸效果的顯卡，同時還在給定的功耗或熱預算內提供卓越性能。

適用于智能 HMI 的 AI

為了更快地做出決策，需要可視化和處理更多數(shù)據(jù)，這推動著人們使用更大且分辨率更高的顯示屏。智能顯示屏使用智能和分析功能來幫助以更好、更具可操作性的格式向用戶呈現(xiàn)更多數(shù)據(jù)，從而解決這一設計難題。為了優(yōu)化智能 HMI 應用中的集成分析系統(tǒng)，設計人員可以選擇一個開發(fā)平臺，其中包括具有適當處理能力和硬件加速器的設備，以及全面的軟件和工具產品。

向顯示屏中添加分析或機器學習功能可以增強用戶體驗，而且還可能在更多系統(tǒng)中整合直觀的手勢控制、預測性維護以及用戶或情境自適應顯示。添加這些新特性需要更強的處理能力。德州儀器的集成分析處理器產品系列提供用于優(yōu)化功效的專用加速器，并具有用于處理其他功能的附加處理器內核。與 GPU 選擇類似，設計人員可能需要具有和不具有加速器的選項，來有效滿足整個產品系列的設計要求。德州儀器的 AM67X 系列器件具有帶 AI 加速器和不帶 AI 加速器的選項，在統(tǒng)一平臺的支持下為設計人員提供多個處理器選項，從而提高設計的可擴展性和可重用性。

接口功能和靈活性

隨著更多顯示類型、尺寸和分辨率的推出，需要多種物理接口選項來滿足性能預期。更高分辨率的屏幕需要低電壓差分信號 (LVDS)、顯示并行接口 (DPI)、移動產業(yè)處理器接口 (MIPI)、顯示串行接口 (DSI) 以及具有支持這些接口的性能的處理器。驅動多個顯示屏以增強用戶體驗需要在同一個處理器上使用多個接口。在選擇處理器時，屏幕尺寸、分辨率和設計成本是其中的一些重要標準。

例如，用于單屏設計的成本較低的系統(tǒng)可能只需要 DSI。而如果系統(tǒng)功能更豐富，采用具有更高分辨率的顯示屏和多個顯示屏，則可能需要具有 LVDS 接口或 DPI 的屏幕。隨著功能的增加，系統(tǒng)需要 USB3、快速外設組件互連 (PCIe) 和攝像頭串行接口 (CSI) 等高速接口來與環(huán)境的其余部分進行通信。德州儀器的 AM6x 系列支持在不同配置中使用各種接口，可滿足這些不斷變化的設計要求。

軟件效率

盡管靈活的硬件設計選擇允許設計人員針對包括成本在內的幾個要素優(yōu)化系統(tǒng)，但這些選擇可能會產生難以擴展和維護的碎片化軟件架構，從而導致設計效率低下以及可能更高的設計成本。設計人員和領導團隊通常需要考慮 HMI 產品的總擁有成本，并選擇可擴展且靈活的軟件架構，該架構可以支持添加額外的功能（例如圖形庫），從而支持 GPU 和 AI 框架，以無縫利用加速器來優(yōu)化整個設計工作。

德州儀器面向 Linux 和 Android 等常用開源操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)套件 (SDK) 為構建這種效率奠定了堅實的基礎。跨產品系列擴展的基礎軟件元素可以編寫一次，然后在不同設計中部署。例如，多個產品需要的安全功能。編寫和維護多個安全無線 (OTA) 更新產品，或由于底層軟件的差異而管理不同的安全啟動流，是一種碎片化的體現(xiàn)，會降低設計效率并增加成本和時間（甚至產生額外的成本）。

圖 1展示了德州儀器的 AM6x 系列在哪些方面提供了基礎軟件來構建高效的軟件產品，從而能夠進行擴展以適應硬件差異而不會產生代價高昂的碎片化過程。

易于使用

為了讓用戶開始享用智能顯示屏的強大新功能，設計人員必須能夠將其集成到實際的產品中。雖然每個團隊在專業(yè)知識和能力方面存在差異，所需的易用性也會有所不同，但仍需要考慮某些常見的推動因素。用于常見任務的工具可減少所需專業(yè)知識，極大地改進了易用性。除了用于整個設計過程（從電路板設計和布局到生產編程）中的特定任務的工具外，德州儀器還提供了一款免費的在線工具 Edge AI Studio，以幫助簡化在智能顯示中實現(xiàn) AI。結合要求的文檔和培訓資源，設計人員可以更輕松地適應設計過程中的挑戰(zhàn)。

雖然這五點注意事項并不詳盡，但可以幫助設計人員將多顯示智能 HMI 無縫添加到不斷擴展的產品系列中。人機界面的創(chuàng)新已然實現(xiàn)。

審核編輯：黃飛