技術干貨｜下一代 HMI 的三個關鍵考慮因素

過去，人機界面 (HMI) 包括一個物理控制面板，用戶可通過其中的按鈕、開關和指示燈與機器進行交流。隨著技術的進步，用戶能夠監控過程、查看狀態信息顯示和發送命令。如今，HMI 應用隨處可見，包括用于控制電視的智能手機應用程序、在車內發出語音命令、醫院內的患者監護或智能工廠里的觸摸屏控制面板。

在日常生活中，我們不斷發現與機器相關的接觸點越來越多。那么，HMI 的未來如何？除了數據收集、控制和顯示外，新一代 HMI 將拋開傳統的人機界面，在各種應用中提供人機交互，使機器可以智能地作業并與人類交流。例如，通過無接觸交互、物體和手勢檢測以及面部識別來進入樓宇。

步入人機交互的新世界，將需要交互式的智能應用，同時，用于支持實現 HMI 的處理器也面臨一系列新的挑戰。下面，我們來詳細了解下一代 HMI 的三個考慮因素。

第一個因素：采用邊緣AI實現新功能

新一代 HMI 設計將依賴于邊緣人工智能 (AI) 來實現新功能。例如，機器視覺可通過面部識別來實現對機器的受控訪問或通過手勢識別來實現無接觸操作，如圖 1 所示。此外，向 HMI 設計中添加邊緣 AI 功能（如機器視覺），可以對當前系統狀態和預測性維護進行更準確的分析。創建全新的 HMI 應用時，需要考慮邊緣 AI 應用開發的工作量以及處理器的功能。

與智能 HMI 系統進行交互

第二個因素：平衡性能和功耗

在單個芯片上高度集成會影響器件功耗，尤其是在邊緣 AI 功能完全啟用的情況下更是如此。小型設計通常需要小巧的外形，特別是在惡劣環境中，這會使得最終產品的功耗設計更為復雜。設計人員必須克服挑戰，在既考慮熱限制又不增加整體系統成本的情況下，創建高功效的設計。低功耗設計應包括超低功耗和多個低功耗模式，以便延長產品壽命。

第三個因素：集成智能連接和差異化顯示支持

不斷增加的現場設備和傳感器以及新興的實時工業通信協議，給新的 HMI 應用帶來了挑戰。例如，智能工廠環境中的 HMI 需要與其他設備和機器進行通信，這意味著HMI 設計需要具備連接和控制功能。顯示不僅是設計 HMI 的另一考慮因素，還能提供獨特的功能和增強人機交流的方法。

隨著 HMI 不斷發展，支撐此類應用的處理器技術必須能夠滿足發展要求。TI 的 Sitara? AM62 處理器系列中的首批設備，包括 AM623、AM625 和 AM625SIP 處理器,采用具有多個工業外設的低功耗設計，在考慮下一代 HMI 設計因素的前提下，向雙顯示和小尺寸應用添加了高能效邊緣 AI 處理功能。

AM625SIP 是 AM6254 處理器的系統級封裝 (SIP) 版本，并添加了一個集成式 512MB LPDDR4 SDRAM。該器件可直接解決工程師在設計處理器時面臨的硬件、軟件、功耗以及許多其他挑戰。SIP 處理器還具有其他優勢，例如簡化硬件設計、優化大小/系統物料清單成本以及減少在芯片上布置 LPDDR4 所需的工程工作量。

此外，AM62P 處理器還通過集成的四核 Arm Cortex-A53、更強大的圖形處理單元 (GPU) 和 32 位 LPDDR4 增強了 HMI 應用的性能。增加的內存帶寬可顯著降低延遲，使視覺轉換更流暢，并且在處理器上實現了卓越的多任務功能，從而實現對 HMI 應用至關重要的即時響應。此外，AM62P 的關鍵在于其增強的 GPU 和視頻編解碼器，能夠以高保真度渲染復雜的 3D 圖形、效果和視頻流。

AM62X 系列處理器包括：通過可擴展的單核至四核 Arm Cortex-A53（高達 1.4GHz）平臺和支持 TensorFlow 的主線 Linux，AM623、AM625、AM625SIP 和 AM62P 可促進邊緣 AI 功能的實現。另外，片上資源（包括通用異步接收器/發送器、串行外設接口和 I2C）支持常見工業傳感器或控制器的各種連接選項，從而進一步簡化了設計。

AM623 和 AM625 的優化型電源設計支持核心功耗低至 7mW 的多種功耗模式，可實現便攜式的電池供電設計。AM62P 還通過其專用視頻硬件加速器優化了電源設計，提高了功耗效率，因為它減輕了 CPU 的視頻處理負擔。簡化的硬件設計可實現具有緊湊尺寸和成本效益的系統解決方案。

AM623、AM625 和 AM625SIP 處理器支持各種顯示接口，包括具有成本效益的 RGB888 接口，以及支持 2K 和全高清顯示的低壓差分信號接口。AM62P 還包括 DSI，并支持最多三個顯示器，從而增加了顯示接口列表。多顯示功能可實現設計靈活性和創新。

結語

未來的 HMI 會為各種環境和應用中的人機交流注入更多智能和創新元素：比如，手術室里的專業醫療人員通過聲音而非觸控屏幕即可與患者監護系統交互，從而保持無菌環境；或者，在嘈雜的工廠環境中，工人僅通過一個手勢即可操作控制面板。

審核編輯 黃宇