过去,人机界面 (HMI) 包括一个物理控制面板,用户可通过其中的按钮、开关和指示灯与机器进行交流。随着技术的进步,用户能够监控过程、查看状态信息显示和发送命令。如今,HMI 应用随处可见,包括用于控制电视的智能手机应用程序、在车内发出语音命令、医院内的患者监护或智能工厂里的触摸屏控制面板。

 

在日常生活中,我们发现机器的触点越来越多。那么,HMI的未来如何?除了数据收集、控制和显示外,新一代HMI将抛开传统的人机界面,在各种应用中提供人机交互,使机器可以智能地作业并与人类交流。

 

步入人机交互的新世界,将需要交互式的智能应用,同时,用于支持实现HMI的处理器也面临一系列新的挑战。下面,我们来详细了解下一代 HMI的3个考虑因素。

 

考虑因素 1:采用边缘 AI 实现新功能
新一代 HMI 设计将依赖于边缘人工智能 (AI) 来实现新功能。例如,机器视觉可通过面部识别来实现对机器的受控访问或通过手势识别来实现无接触操作,如图 1 所示。此外,向 HMI 设计中添加边缘AI功能(如机器视觉),可以对当前系统状态和预测性维护进行更准确的分析。创建全新的HMI应用时,需要考虑边缘AI应用开发的工作量以及处理器的功能。

 

图 1:一名专业医疗人员使用手势识别与智能 HMI 系统进行交互

 

考虑因素 2:平衡性能和功耗
在单个芯片上高度集成会影响器件功耗,尤其是在边缘AI功能完全启用的情况下更是如此。小型设计通常需要小巧的外形,特别是在恶劣环境中,这会使得最终产品的功耗设计更为复杂。设计人员必须克服挑战,在既考虑热限制又不增加整体系统成本的情况下,创建高功效的设计。低功耗设计应包括超低功耗和多个低功耗模式,以便延长产品寿命。


 
考虑因素 3:集成智能连接和差异化显示支持
现场设备和传感器以及新兴的实时工业通信协议数量不断增加,给新的HMI应用带来了挑战。例如,智能工厂环境中的HMI需要与其他设备和机器进行通信,这意味着HMI设计需要具备连接和控制功能。显示不仅是设计HMI的另一考虑因素,还能提供独特的功能和增强人机交流的方法。

 

在HMI设计中使用TI的全新处理器系列
随着HMI不断发展,支撑此类应用的处理器技术必须能够满足发展要求。TI的Sitara™ AM62 处理器系列采用具有多个工业外设的低功耗设计,在考虑下一代HMI设计因素的前提下,向双显示和小尺寸应用添加了高能效边缘AI 处理功能。

 

通过可扩展的单核至四核 Arm® Cortex®-A53(高达 1.4GHz)平台和支持TensorFlow的主线 Linux®,AM62 处理器可促进边缘AI功能的实现。软件和开箱即用演示简化了在 AM62 处理器上评估边缘AI应用的过程,同时,边缘AI开发资源和培训学院可帮助您减少设计工作量并节省时间。

 

这款处理器的低功耗设计支持比上一代高 30% 以上的内核电压,从而将功耗降低 30% 以上并实现更高的性能。简化的硬件设计可实现具有紧凑尺寸和成本效益的系统解决方案。多个功耗模式(低至5mW)可实现便携式的电池供电设计。

 

片上资源(包括通用异步接收器/发送器、串行外设接口和 I2C)可为常见的工业传感器或控制器提供各种连接选项。借助第三方生态系统,AM62处理器还提供双以太网支持和 EtherCAT主站支持。

 

AM62处理器支持各种显示接口,包括具有成本效益的RGB888接口,以及支持2K和全高清显示的低压差分信号接口。双显示功能可实现设计灵活性和创新。

 

结语
未来的HMI会为各种环境和应用中的人机交流注入更多智能和创新元素:比如,手术室里的专业医疗人员通过声音而非触控屏幕即可与患者监护系统交互,从而保持无菌环境;或者,在嘈杂的工厂环境中,工人仅通过一个手势即可操作控制面板。借助AM62处理器系列,开始设计您的下一代HMI吧。