以輕資源負擔帶來新的人機介面實現方式
前言：
作者: Sreedharan Bhaskaran, Bridgetek
大約十年前由於iPhone的推出使我們的日常生活產生了重大改變，利用觸控來操作手機的方式扮演了至關重要的角色讓我們與科技有了即時的互動。雖然在此之前觸控屏就已經存在多年，但由於iPhone以及其他廠商的跟進，最後受到全世界使用者的歡迎，這些產品徹底改變了我們整個社會的運作方式，現在我們已經很難適應沒有這些產品的生活方式。
傳統人機介面（HMI），主要是由機械式的按鍵、旋鈕、開關以及7段LED顯示器或字符圖形顯示器所組成，現今已被彩色TFT-LCD屏幕所取代，包含完整的音效、視頻、動畫以及觸控功能。雖然應用程式處理能力與日俱增，但是使用在電子設備中作著相對簡單工作的微控制器（MCU）的計算能力卻沒有顯著的提升。
目前大多數MCU都採用古老的8051或ARM Cortex-M系列內核，主要用於控制和傳感的應用。然而這些MCU卻大多沒有配備圖形處理單元（GPU），就像它們昂貴、功能更強大的應用層處理器兄弟一樣。沒有觸控與即時互動的能力，現在人們期望從電子設備（無論是零售、醫療還是工業電腦）獲得與智能手機相同觸控、感覺和反應的用戶體驗。但目前MCU無法提供相同等級的用戶體驗，這方面需要改善。
如果系統MCU也需要處理HMI，那麼它的處理能力勢必受到影響，需要把核心的任務作轉移。因此將會影響整體表現。此外，由於顯示器的像素需要逐一的刷新，也需要幀緩衝器，以及用於存儲所有圖形數據的大容量快閃記憶體。這些組件將佔用更多的空間，也增加了功率耗損同時也增加物料清單成本。
通過創新的物件導向方式，Bridgetek屢獲殊榮的嵌入式視頻引擎（EVE）系列芯片能夠解決現今HMI領域中的技術差距。該設備具有強大的GPU、顯示命令處理器、JPEG解碼器、LCD控制器、音頻處理器和觸控處理器。當EVE芯片與任何標準MCU配對時，該系統的HMI將被轉換，所以用戶可以體驗與最先進智能手機相近的用戶體驗。
EVE能夠處理預先定義的物件（如圓形、方形、嗶嗶聲等）對HMI系統所需的所有圖像和音頻內容來作簡化。如此，不需訪問在該HMI中的所有圖形或聲音的細節，而是將每個物件分配一個簡單的標識符。因此大大減少了所涉及的數據傳輸，減輕了MCU壓力，並且無需幀緩衝器和大容量的快閃記憶體。當需要更複雜的物件（如滑塊、切換、時鐘和儀表）時，可以擴展一個預先定義的編程庫而獲得。
圖1：家用電器和零售場使用EVE的示例
EVE第三代芯片BT81X系列具有自適應可伸縮紋理壓縮（ASTC）功能，具有強大的獨立立即彩現（render）功能。可以支持分辨率高達1280x720像素的顯示器和高達11英吋對角線的面板，以及支持最多5個觸控點的電容式觸控屏。EVE能夠為傳統電子設備注入新的活力經由HMI的更新，眾多應用都可以因這項技術而從中受益包括銷售點（PoS）、家用電器、血壓計、電錶、機頂盒、科學儀器、電梯控制、安全系統、工業控制、GPS導航設備、心率監測器、自動售貨機和家庭自動化系統。圖1中顯示EVE通過SPI介面與MCU連接，並提供下列示例：a先進洗衣機的HMI；b應用於酒商的智能貨架。
另一個巨大商機在於需要複雜HMI的汽車領域，EVE已經在電動汽車（EV）和汽車售後配件領域取得了大量市場。除此之外，EVE也能夠應用於儀表板、娛樂信息控制台、側視鏡和後視鏡顯示器、抬頭投影以及後座娛樂控制台。
現今市場需要眾多的輔助顯示器，以輔助中央娛樂信息控制台，目前正準備導入到車輛中，使車上的乘客更加愉快，並提供更高度的個人化。這些可用於導航，多媒體娛樂和聯結。在這種情況下，作為集成HMI引擎的EVE可以與相對低成本的MCU配對，以取代昂貴應用處理器，快閃記憶體和DRAM記憶體的子系統。改為使用一個簡單而緊湊的解決方案，使價格更具競爭力。
圖2：EVE應用於汽車儀表板
圖2顯示EVE如何應在汽車儀表板上。使用顯示器作為儀表板的實現，取代機械式的儀表板所以設計上更具靈活性。駕駛員可以根據個人喜好輕鬆切換現代感或復古風。還可以從標准駕駛模式轉換到運動模式的顯示。也可以根據駕駛員的不同品味而改變配色。
圖3：EVE在電動汽車充電的應用
在車輛的診斷運用上也十分具有潛力。如圖3顯示如何運用EVE在EV的儀表板。在此應用，MCU從相關ECU（發動機控制器）取得資訊後，EVE以生動動畫的形式在顯示器上實時呈現關鍵數據（例如車速、行程、引擎轉速、電池電量和能量再生的情況）。也能夠以視頻播放的方式呈現。
圖4：汽車座椅調整
圖4顯示座椅調節HMI。此應用使用EVE作圖形處理，將訊息表現在顯示器上同時處理觸控。也能夠事前配置首選設置，例如座椅位置、靠背位置、靠背高度等。這些預設配置可以存儲，在隨後需要時調用。
為了幫助工程師更方便的使用EVE，該平台提供了全面的開發套件。包括EVE屏幕設計器（ESD），EVE屏幕編輯器（ESE）和EVE資產生成器（EAB）。使用ESD不需考慮底層硬體，提供工程師完整的EVE開發工作環境。使用視覺化編程所以能夠快速建構HMI。ESE是一個直觀的HMI應用程序，針對初級/中級EVE使用者。此工具的目的是幫助使用者了解EVE命令的用法。用戶可以通過拖放物件或直接鍵入EVE命令實現將物件放置在屏幕上以建構一個靜態屏幕。內置EVE仿真器可以完全按照所選屏幕尺寸和分辨率以完全展示命令的效果。EAB應用程序讓用戶轉換所有HMI資產（如圖像、音頻、視頻、字體數據等），轉換成EVE兼容的格式。
提供了多種實用工具以支持EVE（包含芯片和工具鏈）創建生動，色彩豐富且多種的觸控HMI方式，以實現令人滿意的用戶體驗。更重要的是，無需指定昂貴的處理器即可達成此目的。該技術已經在越來越廣泛的應用獲得認可 - 包括日益普及的汽車領域。
