汽車HMI發展，帶動MCU市場的需求轉變

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）汽車智能化的趨勢下，智能駕駛、智能座艙等成為了汽車產品的創新核心。而為了滿足這些創新需求，除了算力硬件、傳感器之外，在座艙內，儀表盤HMI也越來越受到重視。

什么是HMI

HMI是Human Machine Interface，也就是所謂的人機界面，可以泛指用戶與設備進行信息交換的途徑，是人與計算機之間進行交換信息和對話的接口。HMI的形式可以是多樣的，早期汽車的儀表盤主要是以機械指針為主，包括了車速里程表、轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，還包括各種指示燈。

隨著顯示技術的發展，儀表盤也逐漸加入了更多電氣化部件，從早期的真空熒光顯示屏，到LCD、OLED等，目前不少車型依然采用機械儀表結合數字儀表的HMI設計，比如車速、發動機轉速等使用機械指針，車輛信息等采用LCD屏幕顯示等。

而近幾年，全虛擬儀表正在逐步在汽車上普及，即儀表盤全部信息由屏幕顯示。2012年前后，特斯拉首次在汽車上應用了全液晶儀表盤，同時激進地取消了大部分座艙內的實體按鈕，改為全觸控操作；隨后奧迪在2015年推出了全新的虛擬座艙技術，核心在于位于方向盤后方的全液晶儀表盤，并通過操作系統實現多種顯示模式，比如沉浸式導航等。

隨著智能駕駛的出現，SR界面則又成為了各大車企“內卷”的方向。所謂SR即sense reality感知現實，將車輛傳感器對車輛周圍現實環境的感知，以圖形化的形式SR界面在汽車HMI屏幕上展示出來。

對于智能駕駛而言，SR界面的意義在于令用戶更好地感知到車輛本身的能力邊界，即用戶可以通過SR界面了解到自己肉眼所見與車輛傳感器所感知的現實有何差異，這樣能夠更好地掌握智能駕駛的使用，增強使用智能駕駛功能的信心。

在智能駕駛目前仍未發展至完全自動駕駛的期間，長期以來人機共駕將會是智能駕駛的關鍵應用場景，因此SR界面未來將會是一個重要的發展方向。

當然，SR界面由于對3D渲染能力、傳感器感知能力的要求較高，這也成了一些電動汽車展示智能化能力的一個重要標志，能夠很直觀地展示出智能汽車與傳統汽車的區別。

因此，可以看到汽車HMI系統其實分為兩大部分，首先是硬件部分的包括負責任務調度、現實渲染等的CPU、GPU；負責存儲的DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH等；在傳輸層面的SPI/UART、 LVDS等傳輸接口；安全模塊包括ASIL-D功能安全等級的MCU等。

另外就是軟件部分，目前常見的汽車HMI操作系統有QNX、Linux、Android、HarmonyOS等。不過由于汽車對于功能安全的要求，實際上操作系統會有多種組合形式，包括QNX+Android、Linux+Android等。

汽車HMI的MCU需求

目前在汽車儀表盤上，一些中高端智能汽車都使用了高性能的單顆SoC、MPU等實現中控和儀表盤的HMI顯示，另外也有不少低成本的HMI平臺采用MCU作為計算核心。

對于目前主流的數字儀表來說，由于HMI對圖形顯示的要求較高，因此過去只支持2D的圖形化顯示的MCU，圖形渲染能力已經不能滿足需求。因此近年來，MCU廠商也開始陸續推出針對汽車HMI應用的MCU產品，其中附帶更加強大的圖形加速器。

比如英飛凌在2023年12月推出搭載新型圖形引擎的全新TRAVEO T2G Cluster系列汽車MCU，這款MCU配備了專有的圖形加速器，能夠以MCU的成本，打造有MPU性能的儀表盤、車載信息娛樂和座艙系統。

T2G-C系列MCU配備了經過優化的2.5D圖形引擎，可以支持1920x 1080分辨率的全虛擬儀表盤，同時該圖形引擎可以將圖形處理所需的內存減少三到五倍，從而降低功耗和成本。除此之外，TRAVEO T2G CYT4EN除了配備了320 MHz雙Arm Cortex-M7F 內核、6MB嵌入式閃存外，還具備LPDDR4 和 eMMC 接口，可以顯示復雜的3D場景，使HMI設計有更大的自由度。

今年3月，國內MCU廠商先楫半導體也推出了新一代數字儀表顯示及人機界面系統應用平臺——HPM6800系列。HPM6800系列MCU搭載了主頻為600MHz的RISC-V CPU內核，算力高達1710DMIPS。在圖形性能方面，該系列采用了芯原的高性能2.5D OpenVG GPU，支持OpenVG Lite圖形庫和2D圖形加速PDMA，內置1MB RAM，支持DDR2/DDR3/DDR3L接口，集成2組 4 Lane MIPI-DSI/LVDS-Tx 顯示接口和2組 2 Lane MIPI-CSI/LVDS-Rx 攝像頭接口。

HPM6800

作為一款汽車HMI應用的MCU，HPM6800將高效的圖形處理、復雜的人機界面及實時的信號控制三項功能融合并集成一體，最大限度地發揮系統效能，以單芯片MCU實現高性能的HMI顯示，同時具備開發簡便、啟動時間低、系統功耗低等優勢。

小結：

在低成本的汽車HMI應用中，MCU依然是主流的選擇之一。汽車HMI的演變，同時驅動著相關上游芯片產品的升級迭代，對于汽車HMI應用的MCU產品而言，包括儀表盤、CMS等應用，則需要更強大的GPU支持，未來市場上或許會出現更多帶有高性能GPU的MCU產品。