高度集成處理器HMI設(shè)計(jì)的五大設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

雖然人機(jī)界面 (HMI) 系統(tǒng)并不是一項(xiàng)新技術(shù)，但改善世界和改進(jìn)人類(lèi)與電子產(chǎn)品交互方式的大部分潛力仍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。為了擴(kuò)展汽車(chē)和工業(yè)系統(tǒng)中 HMI 系統(tǒng)的功能，開(kāi)發(fā)人員需要能夠自由設(shè)計(jì)可擴(kuò)展、開(kāi)源且可靠的系統(tǒng)，并可以集成人工智能 (AI) 等高級(jí)功能。德州儀器基于 Arm 的高度集成式處理器旨在幫助開(kāi)發(fā)人員在高級(jí) HMI 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高性能處理能力。

本文探討了高度集成處理器為 HMI 設(shè)計(jì)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，以及設(shè)計(jì)人員選擇合適處理器時(shí)參照的標(biāo)準(zhǔn)。

為多顯示 HMI 系統(tǒng)選擇處理器

面對(duì)如此多的集成選項(xiàng)，在選擇處理器時(shí)需要權(quán)衡各種因素。通常，某款特定處理器無(wú)法滿(mǎn)足某個(gè)設(shè)計(jì)的所有特性、成本和功率預(yù)算需求。如果系列處理器既能在滿(mǎn)足這些要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性，又能更大程度地提高設(shè)計(jì)效率（尤其是對(duì)于軟件而言），便可能成為理想之選。以下幾點(diǎn)概述了在為 HMI 設(shè)計(jì)選擇處理器時(shí)的五個(gè)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

性能與電源效率間的關(guān)系

尺寸更大、分辨率更高的顯示屏和多個(gè)顯示屏所需的大量細(xì)節(jié)需要更強(qiáng)的處理能力，這通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功耗和熱管理增加。使用圖形處理單元 (GPU) 等專(zhuān)用處理內(nèi)核有助于減少這種功效設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列為設(shè)計(jì)人員提供了能夠?yàn)榻o定系統(tǒng)提供所需功率和熱性能的器件。這些產(chǎn)品旨在為一系列器件提供適合給定設(shè)計(jì)的 GPU 性能，如果不需要 GPU，也可以提供不帶 GPU 的選項(xiàng)。德州儀器的 HMI 應(yīng)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(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中添加更大分辨率和具備沉浸效果的顯卡，同時(shí)還在給定的功耗或熱預(yù)算內(nèi)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(dòng)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(lái)幫助以更好、更具可操作性的格式向用戶(hù)呈現(xiàn)更多數(shù)據(jù)，從而解決這一設(shè)計(jì)難題。為了優(yōu)化智能 HMI 應(yīng)用中的集成分析系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員可以選擇一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其中包括具有適當(dāng)處理能力和硬件加速器的設(shè)備，以及全面的軟件和工具產(chǎn)品。

向顯示屏中添加分析或機(jī)器學(xué)習(xí)功能可以增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，而且還可能在更多系統(tǒng)中整合直觀的手勢(shì)控制、預(yù)測(cè)性維護(hù)以及用戶(hù)或情境自適應(yīng)顯示。添加這些新特性需要更強(qiáng)的處理能力。德州儀器的集成分析處理器產(chǎn)品系列提供用于優(yōu)化功效的專(zhuān)用加速器，并具有用于處理其他功能的附加處理器內(nèi)核。與 GPU 選擇類(lèi)似，設(shè)計(jì)人員可能需要具有和不具有加速器的選項(xiàng)，來(lái)有效滿(mǎn)足整個(gè)產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)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(xiàng)，在統(tǒng)一平臺(tái)的支持下為設(shè)計(jì)人員提供多個(gè)處理器選項(xiàng)，從而提高設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性和可重用性。

接口功能和靈活性

隨著更多顯示類(lèi)型、尺寸和分辨率的推出，需要多種物理接口選項(xiàng)來(lái)滿(mǎn)足性能預(yù)期。更高分辨率的屏幕需要低電壓差分信號(hào) (LVDS)、顯示并行接口 (DPI)、移動(dòng)產(chǎn)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(qū)動(dòng)多個(gè)顯示屏以增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)需要在同一個(gè)處理器上使用多個(gè)接口。在選擇處理器時(shí)，屏幕尺寸、分辨率和設(shè)計(jì)成本是其中的一些重要標(biāo)準(zhǔn)。

例如，用于單屏設(shè)計(jì)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(gè)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(shè)組件互連 (PCIe) 和攝像頭串行接口 (CSI) 等高速接口來(lái)與環(huán)境的其余部分進(jìn)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(mǎn)足這些不斷變化的設(shè)計(jì)要求。

軟件效率

盡管靈活的硬件設(shè)計(jì)選擇允許設(shè)計(jì)人員針對(duì)包括成本在內(nèi)的幾個(gè)要素優(yōu)化系統(tǒng)，但這些選擇可能會(huì)產(chǎn)生難以擴(kuò)展和維護(hù)的碎片化軟件架構(gòu)，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低下以及可能更高的設(shè)計(jì)成本。設(shè)計(jì)人員和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)通常需要考慮 HMI 產(chǎn)品的總擁有成本，并選擇可擴(kuò)展且靈活的軟件架構(gòu)，該架構(gòu)可以支持添加額外的功能（例如圖形庫(kù)），從而支持 GPU 和 AI 框架，以無(wú)縫利用加速器來(lái)優(yōu)化整個(gè)設(shè)計(jì)工作。

德州儀器面向 Linux 和 Android 等常用開(kāi)源操作系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)套件 (SDK) 為構(gòu)建這種效率奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。跨產(chǎn)品系列擴(kuò)展的基礎(chǔ)軟件元素可以編寫(xiě)一次，然后在不同設(shè)計(jì)中部署。例如，多個(gè)產(chǎn)品需要的安全功能。編寫(xiě)和維護(hù)多個(gè)安全無(wú)線 (OTA) 更新產(chǎn)品，或由于底層軟件的差異而管理不同的安全啟動(dòng)流，是一種碎片化的體現(xiàn)，會(huì)降低設(shè)計(jì)效率并增加成本和時(shí)間（甚至產(chǎn)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(chǔ)軟件來(lái)構(gòu)建高效的軟件產(chǎn)品，從而能夠進(jìn)行擴(kuò)展以適應(yīng)硬件差異而不會(huì)產(chǎn)生代價(jià)高昂的碎片化過(guò)程。

易于使用

為了讓用戶(hù)開(kāi)始享用智能顯示屏的強(qiáng)大新功能，設(shè)計(jì)人員必須能夠?qū)⑵浼傻綄?shí)際的產(chǎn)品中。雖然每個(gè)團(tuán)隊(duì)在專(zhuān)業(yè)知識(shí)和能力方面存在差異，所需的易用性也會(huì)有所不同，但仍需要考慮某些常見(jiàn)的推動(dòng)因素。用于常見(jiàn)任務(wù)的工具可減少所需專(zhuān)業(yè)知識(shí)，極大地改進(jìn)了易用性。除了用于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程（從電路板設(shè)計(jì)和布局到生產(chǎn)編程）中的特定任務(wù)的工具外，德州儀器還提供了一款免費(fèi)的在線工具 Edge AI Studio，以幫助簡(jiǎn)化在智能顯示中實(shí)現(xiàn) AI。結(jié)合要求的文檔和培訓(xùn)資源，設(shè)計(jì)人員可以更輕松地適應(yīng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的挑戰(zhàn)。

雖然這五點(diǎn)注意事項(xiàng)并不詳盡，但可以幫助設(shè)計(jì)人員將多顯示智能 HMI 無(wú)縫添加到不斷擴(kuò)展的產(chǎn)品系列中。人機(jī)界面的創(chuàng)新已然實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：黃飛