下一代 HMI 的 3 個(gè)關(guān)鍵考慮因素

過(guò)去，人機(jī)界面 (HMI) 包括一個(gè)物理控制面板，用戶可通過(guò)其中的按鈕、開(kāi)關(guān)和指示燈與機(jī)器進(jìn)行交流。隨著技術(shù)的進(jìn)步，用戶能夠監(jiān)控過(guò)程、查看狀態(tài)信息顯示和發(fā)送命令。如今，HMI 應(yīng)用隨處可見(jiàn)，包括用于控制電視的智能手機(jī)應(yīng)用程序、在車(chē)內(nèi)發(fā)出語(yǔ)音命令、醫(yī)院內(nèi)的患者監(jiān)護(hù)或智能工廠里的觸摸屏控制面板。

在日常生活中，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器的觸點(diǎn)越來(lái)越多。那么，HMI的未來(lái)如何？除了數(shù)據(jù)收集、控制和顯示外，新一代HMI將拋開(kāi)傳統(tǒng)的人機(jī)界面，在各種應(yīng)用中提供人機(jī)交互，使機(jī)器可以智能地作業(yè)并與人類(lèi)交流。

步入人機(jī)交互的新世界，將需要交互式的智能應(yīng)用，同時(shí)，用于支持實(shí)現(xiàn)HMI的處理器也面臨一系列新的挑戰(zhàn)。下面，我們來(lái)詳細(xì)了解下一代 HMI的3個(gè)考慮因素。

考慮因素 1：采用邊緣 AI 實(shí)現(xiàn)新功能

新一代 HMI 設(shè)計(jì)將依賴(lài)于邊緣人工智能 (AI) 來(lái)實(shí)現(xiàn)新功能。例如，機(jī)器視覺(jué)可通過(guò)面部識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的受控訪問(wèn)或通過(guò)手勢(shì)識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸操作，如圖 1 所示。此外，向 HMI 設(shè)計(jì)中添加邊緣AI功能（如機(jī)器視覺(jué)），可以對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和預(yù)測(cè)性維護(hù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析。創(chuàng)建全新的HMI應(yīng)用時(shí)，需要考慮邊緣AI應(yīng)用開(kāi)發(fā)的工作量以及處理器的功能。 

圖 1：一名專(zhuān)業(yè)醫(yī)療人員使用手勢(shì)識(shí)別與智能 HMI 系統(tǒng)進(jìn)行交互

考慮因素 2：平衡性能和功耗

在單個(gè)芯片上高度集成會(huì)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(shè)計(jì)通常需要小巧的外形，特別是在惡劣環(huán)境中，這會(huì)使得最終產(chǎn)品的功耗設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。設(shè)計(jì)人員必須克服挑戰(zhàn)，在既考慮熱限制又不增加整體系統(tǒng)成本的情況下，創(chuàng)建高功效的設(shè)計(jì)。低功耗設(shè)計(jì)應(yīng)包括超低功耗和多個(gè)低功耗模式，以便延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。

考慮因素 3：集成智能連接和差異化顯示支持

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和傳感器以及新興的實(shí)時(shí)工業(yè)通信協(xié)議數(shù)量不斷增加，給新的HMI應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。例如，智能工廠環(huán)境中的HMI需要與其他設(shè)備和機(jī)器進(jìn)行通信，這意味著HMI設(shè)計(jì)需要具備連接和控制功能。顯示不僅是設(shè)計(jì)HMI的另一考慮因素，還能提供獨(dú)特的功能和增強(qiáng)人機(jī)交流的方法。

在HMI設(shè)計(jì)中使用TI的全新處理器系列

隨著HMI不斷發(fā)展，支撐此類(lèi)應(yīng)用的處理器技術(shù)必須能夠滿足發(fā)展要求。TI的Sitara? AM62 處理器系列采用具有多個(gè)工業(yè)外設(shè)的低功耗設(shè)計(jì)，在考慮下一代HMI設(shè)計(jì)因素的前提下，向雙顯示和小尺寸應(yīng)用添加了高能效邊緣AI 處理功能。

通過(guò)可擴(kuò)展的單核至四核 Arm? Cortex?-A53（高達(dá) 1.4GHz）平臺(tái)和支持TensorFlow的主線 Linux?，AM62 處理器可促進(jìn)邊緣AI功能的實(shí)現(xiàn)。軟件和開(kāi)箱即用演示簡(jiǎn)化了在 AM62 處理器上評(píng)估邊緣AI應(yīng)用的過(guò)程，同時(shí)，邊緣AI開(kāi)發(fā)資源和培訓(xùn)學(xué)院可幫助您減少設(shè)計(jì)工作量并節(jié)省時(shí)間。

這款處理器的低功耗設(shè)計(jì)支持比上一代高 30% 以上的內(nèi)核電壓，從而將功耗降低 30% 以上并實(shí)現(xiàn)更高的性能。簡(jiǎn)化的硬件設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)具有緊湊尺寸和成本效益的系統(tǒng)解決方案。多個(gè)功耗模式（低至5mW）可實(shí)現(xiàn)便攜式的電池供電設(shè)計(jì)。

片上資源（包括通用異步接收器/發(fā)送器、串行外設(shè)接口和 I²C）可為常見(jiàn)的工業(yè)傳感器或控制器提供各種連接選項(xiàng)。借助第三方生態(tài)系統(tǒng)，AM62處理器還提供雙以太網(wǎng)支持和 EtherCAT主站支持。

AM62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(hào)接口。雙顯示功能可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性和創(chuàng)新。

結(jié)語(yǔ)

未來(lái)的HMI會(huì)為各種環(huán)境和應(yīng)用中的人機(jī)交流注入更多智能和創(chuàng)新元素：比如，手術(shù)室里的專(zhuān)業(yè)醫(yī)療人員通過(guò)聲音而非觸控屏幕即可與患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)交互，從而保持無(wú)菌環(huán)境；或者，在嘈雜的工廠環(huán)境中，工人僅通過(guò)一個(gè)手勢(shì)即可操作控制面板。借助AM62處理器系列，開(kāi)始設(shè)計(jì)您的下一代HMI吧。

其他資源

·       詳細(xì)了解全新的AM62處理器系列。

·       了解適用于AM62處理器的基準(zhǔn)測(cè)試。

·       了解如何借助Linux Academy實(shí)現(xiàn)低功耗模式。