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如何设计出更佳的人机界面

2019-06-27来源: Bridgetek作者: Gavin Moore关键字:人机界面

自从有了汽车和摩托车,其仪表主要依靠机械结构的刻度盘(用于速度表,转速计,电量表等)。在过去的几十年中,虽然有一些小的改变(例如小型LCD显示器或指示灯LED),但仪表板仍然倾向基于相同的风格。直到最近才发生真正的转变。

 

大约五年前开始产生技术进步,而这些进步使车辆的信息显示方式和控制功能的执行方式发生了巨大变化。因此产生新一代的人机界面(HMI),它们更具吸引力并能提供更好的用户体验。由于市场压力需要更大的差异化,因此特别是在快速增长的电动汽车(EV)领域有很多与此相关的设计活动。

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图1:传统汽车仪表板的布局

 

车辆人机界面的演变


在早期的变革是提供GPS导航技术等功能。这免除了驾驶员对纸张地图参考的需要,纸张地图通常难以阅读(也无法提供自动更新),因此GPS导航技术带来更大的便利。通过GPS导航,在显示器上可以清楚地标示转弯的位置与方向。这样就非常容易地按照指定路线并估计到达目的地的时间。

 

当通勤者需要在车内停留时间较长时,娱乐和通讯的价值也将因此提升。在这方面,乘客希望获得更广泛的功能(例如与朋友和家人的即时消息,流媒体音乐等) -并希望获得与消费类物件(智能手机,平板计算机等)相同的直观操作。


车辆到车辆(V2V)和车辆到基础设施(V2I)技术的出现后,使得道路上“联网汽车”得以导入,将对未来车辆人机界面的布局以及它们将具备的功能产生重大影响。这将可以实时提供驾驶员有关交通拥堵,未来可能发生事故的地点,以及天气状况等信息。它还将提供与附近充电站相关的位置信息(对于EV驾驶者至关重要,因为电池充电或更换设施仍然非常稀少)。此外,也可以在同一群组中显示其他车辆的位置(无论是用于商业或娱乐目的)- 从而可以确保同行车尽辆都不会丢失或延迟。其他关键因素包括远程协助服务 - 驾驶员可以按下按钮以联系道路紧急服务人员,以及实时远程车辆诊断功能。

 

但是,由于驾驶时需要的信息与功能是如此众多,因此工程师面临着将所有需要的内容都安装到仪表板上这个巨大挑战 - 特别是在需要考虑空间限制时。 通常,这些导航信息和娱乐的信息将显示在中央控制面板上,但是与速度表和转速表分开。然而,在摩托车/ EV踏板车上,由于只有一个主显示器可用,因此这些数据必须与关键操作数字共享屏幕。在这种情况下,需要在不同信息之间作切换。 

 

这特性不仅只是关于可用空间。值得注意的是,同时太多渲染的信息可能会让驾驶员分心 - 可能会分散他们的注意力而未能专注于道路上,从而增加发生事故的风险。对于摩托车手和EV踏板车用户来说尤其如此,他们需要尽可能的关注周围的环境(如其他道路使用者,路面状况等)。

  

数位仪表的演进


虽然到目前为止我们只提到这一优点,但可以清楚知道数字化不仅有利驾驶员,车辆制造商也希望朝这个目标推进。首先,从系统中移除机械仪表代表需要机械的组件较少–因机械组件可能会停止并且需要由维修工程师定期更换(通常也比显示器昂贵)。所以将来可以更轻松地升级系统,以便添加新功能或改善外观。

 

因此,液晶显示器可用于传递准确的信息,如简单的数字,而不需最尖端的图形处理蕊片。为了大幅改善显示器的外观并增强用户体验,通常需要高性能的图形加速装置,但这带来了一系列工程问题。

 

高度详细复杂的显示,需要强大的功能(如图2所示),并使传统技术需要不断刷新,也需要昂贵的硬件、大量功耗、并且电路板也越来越大。主要原因是因为每个像素都是单独显示,也因需要强大的处理能力和海量存储器。

 

image.png 

图2:现代EV仪表板提供重要参数在液晶显示屏

 

宝吉特(Bridgetek)的嵌入式视频引擎(EVE)采用独特的面向对象(object-oriented),而避免上述众多缺点。人机界面中的所有元素(刻度盘,仪表,图形等)都被配置独特的“速记”指标,因此可以很容易地从显示列表中取得,而不需重绘。这使得现在市场所期望的面向人机界面的构建成为可能,同时将相关的BOM成本保持在最低水平,同时不需要大量的时间或专业工程知识。

 

EVE图形控制器可以连接到低功耗,低成本的微控制器。由此减轻了对微控制器效能的需求,因为微控制器可以执行其主要任务而没有其他的延迟。在图2的示例中,仪表板使用FT813 EVE设备进行演示,运行速度低于100MHz,不需连接外部内存。使用相对便宜的32位微控制器(STMicroelectronics的STM32F4)以及800x480像素液晶显示器。以每秒60帧速率平稳的运行,只需要64kB的内存。也只需要75%的EVE图形资源就能获得这种质量的呈现。


image.png 

图3:仪表板功能的更详细描述


现在让我们看一下EV仪表板一些特定的区域。图3上标有几个项目。任何车辆仪表板最重要的功能就是车速表(第1项)。尽管想要使用数字显示,但驾驶员仍然喜欢圆形的仪表以及指针的格式来表示速度(或转速表),因为他们已经熟悉了数十年传统车辆的显示方式。

 

指针必需在车速表正确的位置,因此需要高分辨率图形内容以提供足够的精准度。车速表也必须能够快速的刷新,当车辆加速时确保车速显示不会延迟。EVE的dial小部件简化了这些功能,大大减少软件开发的负担。EVE图形控制器将图形呈现在显示器上,因此微控制器不必再处理这部份工作。由于EVE基于面向对象的架构和使用模板的方式,只需要更新相关部分(而不必不断刷新整个屏幕)。这简化了系统,因此可以减少所需要的硬件组件。

 

对于位于中央车速表周边的各种指示器(例如灯,驾驶模式等),以产生引人注目的效果(如图3的项目2所示)。通过使用硬件alpha混合(alpha-blending)功能实现。每个指示器都以L8灰阶位格式保存。加上位图变换(用于旋转,缩放和用特殊颜色位图混合)来呈现。得此效果的程序代码如下。

 

              //Specify different drawing colors depending on the user control

       if (color_switch_timer > 128)

              App_WrCoCmd_Buffer(phost, COLOR_RGB(0x35, 0xEA, 0x19));

       else

              App_WrCoCmd_Buffer(phost, COLOR_RGB(0x05, 0x15, 0x22));

       App_WrCoCmd_Buffer(phost, BEGIN(BITMAPS));      

 

             //Specify the way to blend source color with destination color, see OpenGL API glBlendFunc for details. 

       App_WrCoCmd_Buffer(phost, BLEND_FUNC(SRC_ALPHA, ONE));

 

              //Draw  icon image “ABS”      

       App_WrCoCmd_Buffer(phost, VERTEX2II(64, 190, ABS_ICON_HANDLE, 0));

 

             //Draw  glow image “A” 

     App_WrCoCmd_Buffer(phost, VERTEX2II(392, 116, GLOWIMAGE_HANDLE, 0));

 

同样在该示例中,车速图和功率图(图3中的项目3)给人非常复杂的印象,但实际上并不难达成 - 这只是将几个不同小部件组合在一起。L4格式位图用于形成网格背景。然后将车速直方图与渐层颜色(从顶部的红色到底部的蓝色)的alpha混合完成效果。


另一个开始流行的人机界面功能是动画内容。这不仅适用于车辆,也包含零售(销售点),酒店(酒店电梯等)和工业自动化也有这样的趋势(可以帮助使用者通过播放的教学动画来替换零件)。在示例的中央底部是电子罗盘,3D自行车对着前进方向(参见图3中的第4项),以指示实际车辆的方向。这是通过汇总多个图像所建立,涵盖了自行车的每个角度。它们保存在一个大的位图文件中,而不是各个角度存于不同文件,因为这样会占用更多内存空间。

 

随着电动汽车的不断增加,令用户满意体验的需求也将越来越明显。工程师需要在不增加系统成本或功率考虑下完成此任务。不仅只是将处理资源投入其中,而是需要一种更复杂且经过深思熟虑的策略,一个全盘考虑以及符合各种限制的策略。  

 

 

 


关键字:人机界面

编辑:baixue 引用地址:http://www.groupepopcorn.com/qcdz/ic465992.html
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