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2019年02月15日 | 提供新的人机接口实现方式以减少大量需求资源
2019-02-15 来源：eefocus
大约十年前由于iPhone的推出使我们的日常生活产生了重大改变，利用触控来操作手机的方式扮演了至关重要的角色让我们与科技有了实时的互动。虽然在此之前触控屏就已经存在多年，但由于iPhone以及其他厂商的跟进，最后受到全世界使用者的欢迎，这些产品彻底改变了我们整个社会的运作方式，现在我们已经很难适应没有这些产品的生活方式。
传统人机接口（HMI），主要是由机械式的按键、旋钮、开关以及7段LED显示器或字符图形显示器所组成，现今已被彩色TFT-LCD屏幕所取代，包含完整的音效、视频、动画以及触控功能。虽然通用处理器（CPU）都保有一定的速度在进步，但是使用在电子设备中或特定目的微控制器（MCU）的计算能力却没有显著的提升。
目前大多数MCU都采用古老的8051或ARM Cortex-M系列内核，主要用于控制和传感的应用。然而这些MCU却大多没有配备图形处理单元（GPU），就像它们昂贵、功能更强大的CPU兄弟一样。没有触控与实时互动的能力，现在人们期望从电子设备（无论是零售、医疗还是工业计算机）获得与智能手机相同触控、感觉和反应的用户体验。但目前MCU无法提供相同等级的用户体验，这方面需要改善。
如果系统MCU也需要处理HMI，那么它的处理能力势必受到影响，需要把核心的任务作转移。因此将会影响整体表现。此外，由于显示器的像素需要逐一的刷新，也需要帧缓冲器，以及用于存储所有图形数据的大容量闪存。这些组件将占用更多的空间，也增加了功率耗损同时也增加物料清单成本。
通过创新的面向对象方式，Bridgetek屡获殊荣的嵌入式视频引擎（EVE）系列芯片能够解决现今HMI领域中的技术差距。该设备具有强大的GPU、显示命令处理器、JPEG译码器、LCD控制器、音频处理器和触控处理器。当EVE芯片与任何标准MCU配对时，该系统的HMI将被转换，所以用户可以体验与最先进智能手机相近的用户体验。
EVE能够处理预先定义的对象（如圆形、方形、哔哔声等）对HMI系统所需的所有图像和音频内容来作简化。如此，不需访问在该HMI中的所有图形或声音的细节，而是将每个对象分配一个简单的标识符。因此大大减少了所涉及的数据传输，减轻了MCU压力，并且无需帧缓冲器和大容量的闪存。当需要更复杂的对象（如滑块、切换、时钟和仪表）时，可以扩展一个预先定义的编程库而获得。
图1：家用电器和零售场使用EVE的示例
EVE第三代芯片BT81X系列具有自适应可伸缩纹理压缩（ASTC）功能，具有强大的独立立即彩现（render）功能。可以支持分辨率高达1280x720像素的显示器和高达11英吋对角线的面板，以及支持最多5个触控点的电容式触控屏。EVE能够为传统电子设备注入新的活力经由HMI的更新，众多应用都可以因这项技术而从中受益包括销售点（PoS）、家用电器、血压计、电表、机顶盒、科学仪器、电梯控制、安全系统、工业控制、GPS导航设备、心率监测器、自动售货机和家庭自动化系统。图1中显示EVE通过SPI接口与MCU连接，并提供下列示例：a先进洗衣机的HMI；b应用于酒商的智能货架。
另一个巨大商机在于需要复杂HMI的汽车领域，EVE已经在电动汽车（EV）和汽车售后配件领域取得了大量市场。除此之外，EVE也能够应用于仪表板、娱乐信息控制台、侧视镜和后视镜显示器、抬头投影以及后座娱乐控制台。
现今市场需要众多的辅助显示器，以辅助中央娱乐信息控制台，目前正准备导入到车辆中，使车上的乘客更加愉快，并提供更高度的个人化。这些可用于导航，多媒体娱乐和联结。在这种情况下，作为集成HMI引擎的EVE可以与相对低成本的MCU配对，以取代昂贵应用处理器，闪存和DRAM内存的子系统。改为使用一个简单而紧凑的解决方案，使价格更具竞争力。
图2：EVE应用于汽车仪表板
图2显示EVE如何应在汽车仪表板上。使用显示器作为仪表板的实现，取代机械式的仪表板所以设计上更具灵活性。驾驶员可以根据个人喜好轻松切换现代感或复古风。还可以从标准驾驶模式转换到运动模式的显示。也可以根据驾驶员的不同品味而改变配色。
图3：EVE在电动汽车充电的应用
在车辆的诊断运用上也十分具有潜力。如图3显示如何运用EVE在EV的仪表板。在此应用，MCU从相关ECU（发动机控制器）取得信息后，EVE以生动动画的形式在显示器上实时呈现关键数据（例如车速、行程、引擎转速、电池电量和能量再生的情况）。也能够以视频播放的方式呈现。
图4：汽车座椅调整
图4显示座椅调节HMI。此应用使用EVE作图形处理，将讯息表现在显示器上同时处理触控。也能够事前配置首选设置，例如座椅位置、靠背位置、靠背高度等。这些默认配置可以存储，在随后需要时调用。
为了帮助工程师更方便的使用EVE，该平台提供了全面的开发工具包。包括EVE屏幕设计器（ESD），EVE屏幕编辑器（ESE）和EVE资产生成器（EAB）。使用ESD不需考虑底层硬件，提供工程师完整的EVE开发工作环境。使用可视化编程所以能够快速建构HMI。ESE是一个直观的HMI应用程序，针对初级/中级EVE使用者。此工具的目的是帮助使用者了解EVE命令的用法。用户可以通过拖放对象或直接键入EVE命令实现将对象放置在屏幕上以建构一个静态屏幕。内置EVE仿真器可以完全按照所选屏幕尺寸和分辨率以完全展示命令的效果。EAB应用程序让用户转换所有HMI资产（如图像、音频、视频、字体数据等），转换成EVE兼容的格式。
提供了多种实用工具以支持EVE（包含芯片和工具链）创建生动，色彩丰富且多种的触控HMI方式，以实现令人满意的用户体验。更重要的是，无需指定昂贵的处理器即可达成此目的。该技术已经在越来越广泛的应用获得认可 - 包括日益普及的汽车领域。
史海拾趣
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