儀表盤正在經(jīng)歷一場徹底的改造。屏幕正在接管集群，因?yàn)槠聊缓万?qū)動(dòng)顯示器的硅成本都在下降。在某些情況下，集群是物理儀表和屏幕的組合；在其他情況下，所有集群信息都顯示在大型薄膜晶體管 （TFT） 顯示器上。在這兩種實(shí)施方式中，集群都是主要的、對(duì)驅(qū)動(dòng)程序至關(guān)重要的房地產(chǎn)，使其部署沒有典型的人機(jī)界面 （HMI） 挑戰(zhàn)。所有特性和功能都必須易于理解。此外，整個(gè)嵌入式集群系統(tǒng)必須非常注重安全、高性能和容錯(cuò)。

從如何構(gòu)建更小的駕駛員信息顯示器中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)需要大幅擴(kuò)大。讓我們看看四個(gè)最大的機(jī)會(huì)領(lǐng)域：異構(gòu)顯示器、高級(jí)芯片、簡化認(rèn)證和原生 C 語言開發(fā)。

在汽車市場中，并非所有屏幕元素都是平等的。例如，您很高興知道您的清洗液過低。車輛集群中的狀態(tài)元素可以快速輕松地提供該信息。但是，更重要的是要知道您超出了速度限制。清洗液狀態(tài)不是安全關(guān)鍵。你的速度是。

考慮到這一點(diǎn)，大多數(shù)汽車制造商都在為速度計(jì)和轉(zhuǎn)速計(jì)顯示元素爭取 60 幀/秒 （FPS） 或更高的幀速率，以創(chuàng)建平滑的外觀并實(shí)時(shí)更新信息。其他圖形（例如燃油和車輛狀態(tài)）通?？梢砸?30 FPS 或更慢的速度運(yùn)行。為不同元素設(shè)置不同的幀速率與傳統(tǒng)的圖形代碼不同，因?yàn)楹唵蔚姆椒ㄖ皇窃谄聊簧侠L制，每次屏幕刷新都會(huì)更新所有元素。

更聰明的策略需要重新設(shè)計(jì)代碼以區(qū)分圖形的處理方式。這可以通過創(chuàng)建單獨(dú)的代碼循環(huán)來完成，這些循環(huán)以不同的頻率更新不同的元素，并協(xié)助使用硬件層來解耦重繪的內(nèi)容（接下來更多關(guān)于硬件層的好處）。執(zhí)行此方法不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生不利影響，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樵诘投擞布蠈?shí)現(xiàn) 60 FPS 本身就是一個(gè)挑戰(zhàn)。

使用或丟失

芯片供應(yīng)商正在針對(duì)汽車行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)布新的嵌入式處理器，使集群開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠從更便宜的芯片中獲得更高的性能。集群開發(fā)團(tuán)隊(duì)有責(zé)任利用其硬件的高級(jí)功能，以便充分利用所選處理器。硬件設(shè)計(jì)可以顯著提高性能，同時(shí)保持較低的材料清單 （BOM） 成本。

例如，一些硬件提供雙管道來將圖形顯示到屏幕上。使用這兩個(gè)管道可以大大提高圖形密集型屏幕的性能，因?yàn)閷氋F的 CPU 周期用于構(gòu)建渲染列表以供 GPU 并行執(zhí)行。此外，這些管道之一通常是針對(duì)硬件平臺(tái)量身定制的——例如瑞薩部件上的 RGL 或賽普拉斯或 NXP 部件上的 IRIS。這些圖形庫由 Altia 和硅供應(yīng)商合作伙伴定制和完善，以從硬件中獲得最佳性能。

一個(gè)未充分利用但非常強(qiáng)大的平臺(tái)功能是硬件層。幾乎每個(gè)現(xiàn)代集群用戶界面都由相互堆疊的圖形組成。這意味著當(dāng)屏幕的某個(gè)區(qū)域被重繪時(shí)，硬件正在繪制每個(gè)圖形片段，并確定哪些部分應(yīng)該被組合并推送到屏幕上。層為您完成所有這些工作，減輕了 CPU 的這種不必要的負(fù)擔(dān)。您甚至可以使用圖層來實(shí)現(xiàn)無 CPU 的簡單動(dòng)畫。通過利用硬件層可以輕松實(shí)現(xiàn)在屏幕上隱藏和顯示或移動(dòng)對(duì)象等常見動(dòng)畫。

此外，如果使用得當(dāng)，層可以顯著降低 ROM 和 RAM 要求。當(dāng)您考慮儀表組時(shí)，背景圖像通常是一層，必須經(jīng)常更新的指針可能是另一層，安全關(guān)鍵信號(hào)可能是第三層。對(duì)于后兩種情況，圖形細(xì)節(jié)可能很少。背景的圖像質(zhì)量可能需要非常高，這會(huì)增加所需的內(nèi)存。能夠區(qū)分這些圖像質(zhì)量要求意味著您可以節(jié)省寶貴的內(nèi)存。雖然在這種情況下，我們只調(diào)用低質(zhì)量和高質(zhì)量元素，但兩者之間有許多陰影，為開發(fā)人員提供了所需的保真度和最小的內(nèi)存占用。配置每一層可以通過接口中的每個(gè)對(duì)象來節(jié)省內(nèi)存——現(xiàn)代集群中的對(duì)象數(shù)量可能會(huì)高得驚人。在一個(gè)只有 8 個(gè)按鈕的 800×480 界面的簡單模型中，Altia 發(fā)現(xiàn)通過使用硬件層，RAM 可以減少 50%，ROM 可以減少 0.5 MB 以上。

更簡單的認(rèn)證

隨著越來越多的關(guān)鍵駕駛數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，Altia 的客戶將安全作為首要工具鏈要求。ISO 26262 等標(biāo)準(zhǔn)確保代碼和流程符合任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序所需的嚴(yán)格準(zhǔn)則，這給已經(jīng)嘗試壓縮開發(fā)周期時(shí)間的開發(fā)人員增加了巨大的負(fù)擔(dān)。因此，開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠精明地最小化需要認(rèn)證的代碼是很重要的。

實(shí)現(xiàn)這一壯舉的傳統(tǒng)方法是分離代碼。物理信號(hào)和儀表用于傳達(dá)安全關(guān)鍵信息，而駕駛員信息顯示器則提供補(bǔ)充信息。隨著集群中的屏幕成為車輛身份中更加不可或缺的一部分，汽車制造商巧妙地模糊了集群中數(shù)字和模擬信息之間的界限。在某些情況下，這樣做會(huì)導(dǎo)致難以感知屏幕停止和物理指示器開始的位置。通過這種方式，開發(fā)人員可以分割出必須通過擴(kuò)展認(rèn)證的最安全的代碼片段。

即使在完全基于屏幕的集群上也會(huì)發(fā)生類似的劃分。Altia 生成的圖形代碼可以利用現(xiàn)代 RTOS 中的管理程序在安全認(rèn)證軟件與所有剩余集群軟件之間提供鐵定的分離。您甚至可以在每個(gè)虛擬機(jī)管理程序上使用完全不同的操作系統(tǒng)，從而提供最大的安全性和靈活性。這使您可以自由地使用軟件繪制所有內(nèi)容——提供統(tǒng)一的外觀和感覺——同時(shí)利用可用的 CPU，從而降低成本和復(fù)雜性。

本地化

開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以通過多種方式為汽車集群創(chuàng)建嵌入式圖形。一些編碼人員使用已強(qiáng)制安裝到嵌入式系統(tǒng)上的高級(jí)庫。其他人使用解釋界面布局命令的重量級(jí)黑盒引擎。精明的開發(fā)團(tuán)隊(duì)明白，最安全、最簡單的圖形開發(fā)方法是原生 C 代碼。

幾十年來，專業(yè)知識(shí)和人才以及工具和流程已經(jīng)過完善，以產(chǎn)生最高質(zhì)量的嵌入式代碼。此外，C 代碼提供了生產(chǎn)嵌入式平臺(tái)所需的緊湊性和性能。畢竟，這些團(tuán)隊(duì)并沒有開發(fā)在 PC 上運(yùn)行的 Web 界面——這是一種深度嵌入式設(shè)備，必須在每種情況下立即做出確定性的反應(yīng)。

現(xiàn)代集群：創(chuàng)新機(jī)會(huì)

現(xiàn)代集群是車輛中一個(gè)非常先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域，但它不是一臺(tái)在出現(xiàn)問題時(shí)可以重新啟動(dòng)的高性能 PC。安全性和同樣重要的可靠性至關(guān)重要。但儀表板中的顯示也不再是簡單的多行駕駛員信息顯示。對(duì)于推動(dòng)汽車用戶體驗(yàn)創(chuàng)新邊界的汽車工程師而言，現(xiàn)代集群是一項(xiàng)獨(dú)特的挑戰(zhàn)。重要的是要平衡可用性和代碼認(rèn)證要求，同時(shí)優(yōu)化有限硬件上的圖形性能，以便為下一代模型實(shí)現(xiàn)安全但有吸引力的儀表盤。開發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨許多挑戰(zhàn)，但有了正確的工具和流程，他們就有能力徹底改造集群 HMI。

審核編輯：郭婷