最适合车用多显示器综合HMI系统的开发平台

admin

近年来，为了实现汽车的安全性和舒适性，操作更简单、更容易理解的HMI备受青睐。为了让驾驶者获得各种各样的信息，仪表板系统的显示屏也不再只是中央集成模式，而越来越多地采用了仪表盘、头顶显示等多种显示模式。
       
        为实现多显示器控制和无缝影像合成，要满足多输入输出功能的要求，随意展现获取的导航信息、摄像机影像、DVD影像等数据根据中央控制台和仪表盘等输出对象的尺寸。此外，输出对象还可设置为后座娱乐系统和液晶式车内镜等。这些新趋势当然就需要有合适的技术和开发平台来配合。
       
        优化的开发环境
       
        HMI可使汽车的操控性变得更为简单易懂。富士通半导体的开发平台由车载图形片上系统和授权工具构成，最适合于HMI系统的开发（图1）。
       
        多显示器控制可简单无缝地合成影像，并能够生成兼顾真实性和实时性的影像。此外，富士通半导体提供能够使设计师和嵌入式软件开发人员协调工作的开发环境，从而减少创意性开发和软件开发的工作量。
       
        MB86R11是针对多显示器/多路数据输入系统的高性能车载图形SoC。其3D、2D人机界面软件开发平台能够使用户接口设计师和应用开发工程师协同工作。其独立绘图功能在展现高度层次感和质感HMI的同时，还能以60fps速度显示车速等车辆信息，实现影像合成并兼顾真实性与实时性。
       
        该SoC芯片可使用开发工具CGI Studio提供面向HMI设计师和嵌入式系统开发人员的开发环境，以消除创意性开发过程中的返工，强化设计师和嵌入式开发人员在联合设计工作中的配合。由于该开发平台可自动生成源代码，还能在个人电脑上进行性能验证，因此可提高软件的开发效率。这为展现创意性、软件开发以及减少调试工作量提供了机会。
       
        图1，优化的开发环境。
       
        高效的设计开发
       
        在实现多个显示器的综合控制时，工程师无需考虑水平和垂直同步信号的硬件控制，可利用摄像机功能（抽象化）实现对多个显示器的控制。显示器之间可实现2D/3D对象的无缝显示，从而实现仪表盘和中控台的显示器设计与动作和谐统一。
       
        另外，由于设计工具制成的通用3D/2D数据兼容性较高，因而数据可顺畅读入。此外，读入的2D/3D数据图像尺寸和位置等也可编辑。多个场景和动画设计可同时进行，还可进行时间线动画的制作，因而可缩短设计与开发的周期。这样就使设计工作更加高效化。
       
        为了减少调试和调整的工作量，MB86R11可在个人电脑上运行其嵌入环境和应用程序，并完成模拟和性能验证。在特定区间的处理时间段，通过计算CPU负荷率和帧传输率可及时发现瓶颈并进行调整，从而提高处理效率。
       
        MB86R11功能丰富
       
        MB86R11功能非常多。其内置四个视频输入端口可以同时处理各种不同的视频图像。输入端口支持高达1280×720像素的分辨率、缩放功能、运动适应型隔行扫描/逐行扫描格式转换功能，从而生成噪声最小的图像。其中一个视频输入端口可处理高达1920×1080像素的隔行扫描视频输入，支持输入数字电视图像。
       
        内置三个输出显示控制器，其中两个可复用并各自输出两个显示屏，共计支持多达五个显示输出。通过八级显示和层间混色功能，覆盖在背景地图上的图像的轮廓会模糊，使图像融入到周围背景中。此外，即使在不同的分辨率和颜色属性的条件下，抖动功能和伽马校正功能也可使图像高质量地显示出来。内置可编程着色器可以精确地渲染光线反射和阴影，使图像的质感细腻且更加逼真。内置专用视频处理引擎可进行边缘增强、色彩校正和背光的调整，并可提高夜间拍摄视频的对比度，以获得更高品质的视频图像。另外，背光亮度会自动根据视频流数据进行调整，从而降低系统功耗。
       
        在多显示器综合HMI系统中，MB86R11可对2个显示器（分辨率800×600和1024×768）进行控制，并进行2D、3D数据的描绘与显示。图2是多个显示器综合HMI系统评估板硬件构成图。
         
       
        图3，利用CGI Studio可实现不同分辨率显示器输出的同步控制以及2D对象的无缝切换。
        利用MB86R11的可编程阴影处理功能可实现实时光源处理和阴影处理，从而实现有质感的图像显示，下图4（1）。此外，利用2D功能，无需CPU的参与即可进行动画显示，下图4（2）。
         
       
        图5，为利用MB86R11的独立2D、3D绘图功能可兼顾仪表盘的实时性和中控台的真实性进行影像合成。
       
        总之，应用CGI Studio的多显示器系统可同时进行仪表盘画面（2D）和控制台画面（3D）等多个场景的设计和动画设计，在Bitmap动画设计中源代码还可自动生成，从而缩短开发周期。此外，生成的影像在MB86R11的嵌入环境中使用之前，可先在电脑上通过2D/3D综合模拟进行动作确认和性能分析，因此可缩短调试周期。