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在汽车仪表盘中使用高级图形功能 作者：Michael Staudenmaier 飞思卡尔半导体有限公司，Schatzbogen 7, 81829 Munich，德国 Michael.Staudenmaier@ 1 摘要 目前使用的汽车仪表盘表现出一种明显的趋势，即从以前的机电式指针仪表过渡 到侧重于图形显示的解决方案。本文将概述目前和未来使用的带有 高级图形功 能的汽车仪表盘。在这一新兴领域，由于受到电子消费市场中的图形解决方案的 影响，用户期望在不断发展，这驱动了市场正在经历快速的演进。以较低 的成 本同时满足这些用户期望，并达到汽车质量要求是一项挑战，必须采用新的方法 和工具来实现。 本文中将分若干个主题介绍仪表盘：用例，图形技术，技术实施和复杂嵌入式系 统中的设计决策。由于采用了许多来自 PC 领域的技术，因此将对这些技术进行 简要说明，并介绍它们在嵌入式领域的采用。 将重点介绍图形内容的创建和人机界面，以及该领域的不断演变的工具支持。本 文阐述了在嵌入式图形加速器上进行顺利的开发所需要的流程方法和解决方案， 从 HMI 图形开发到优化的移植。 虽然当前的设计侧重于模仿典型的指针式仪表盘，但是本文将展示在高级用户界 面设计方面出现的一些新的趋势和可能性。 2 简介 最近几年，传统的机械式汽车仪表盘越来越多地采用电子显示屏。这一演变过程 的第一步是引入液晶显示屏来显示里程信息和其他简单的字母数字信息。 由于TFT 显示屏价格下降以及相应的计算功能开始应用于嵌入式领域，这使基于 图形的解决方案在价格上变得可负担。由于仪表盘是最重要的 HMI 组成之一， 并且就放在驾驶员面前供其随时查看，因此对于汽车厂商来说是这一个非常重要 的差异化特性。对于高端汽车，这将导致汽车厂商在这一领域投入 大量资金。 目前，TFT 显示屏在该领域似乎仍然被驾驶者认为具有附加价值，因为它被认为 是一种高科技特性。这导致出现了使用高级的图形技术模拟机械式仪表 的情况。 尝试新的可能性仅仅是开始，但是在该领域仍然存在巨大的改进空间。参考消费 品行业的产品，很显然，良好定义的用户界面如今已成为一个重要的差异化 因 素。该领域进行优化的总体思路就是以更简单的方式显示更复杂的信息-如何在 汽车领域实现这一点，目前还在探索和发展之中。这样做的优点不仅仅体现在技 术 方面，还表现在商业方面。使用图形技术可以很容易地向仪表盘添加品牌标 记。通过对 HMI 使用外壳或者支持下载额外的应用，也许会创造新的收入流。 带有图形显示的汽车仪表盘对此类解决方案的开发提出了新的技术挑战。仪表板 的复杂程度至少增加了一个数量级。虽然该领域中使用的图形技术本身来自于 PC 领域，但是在汽车中的应用则刚刚出现。这需要开发团队具备新的技能，需 要相当长的时间来完成陡峭的学习曲线。 PC 图像质量对于电子消费品已经很普遍，但是 PC 中的计算性能远远超过了嵌入 式领域中可用的计算性能，这意味着呈现逼真的图像将变得更加困难。 与 PC 领域相比，嵌入式领域还需要解决功耗和温度等挑战——其中的一些挑战 与手持设备中遇到的问题类似。汽车解决方案的一个关键特征就是 功能安全性， 而计算机和手持设备市场则没有这方面的要求。在汽车仪表盘呈现的信息中，至 少有一部分信息被认为是与安全有关的。在这里，呈现错误的信息是难 以接受 的行为。 3 用例 在当前市场，我们看到图形仪表盘显示屏被明确划分为几个类别。这种划分基本 上是由解决方案的成本驱动的，因为加上较大显示屏后价格会增加 较多，致使 中低端汽车无法承受。所有分类的一个共同点就是都需要使用模拟指针 – 可以 实现为机电式指针，或使用复杂的图形解决方案呈现逼真的指针。 3.1 中间插接显示屏 插接显示屏是一种最常见的用例，目前已经开始普及到低端汽车。仪表盘显示屏 仍然使用机械针，但是提供了一个额外的显示屏，通常位于量程之间的中心位置。 入门级使用 4 英寸 QVGA 或 WQVGA 显示屏。 该显示屏用于呈现当前油料消耗、温度或类似的信息。还可以有选择地呈现来自 信息娱乐系统的信息。 中高端汽车通常使用更大尺寸的比例显示屏。这使得显示屏可显示照相机图像， 如夜视图、后视摄像图，甚至是泊车辅助系统的鸟瞰图。 由于机电仪表的仪表盘分区是固定的，因此不适用于这种情形。 3.2 两个带有中心量程的显示屏 一种基于传统机电式指针但同时提供扩展的图形功能的折中方案就是，在中央机 械量程的两旁各设计一个显示屏。这种方案可以更加灵活地显示信息，但是仍然 使用固定的布局和一个固定的机电式指针。 3.3 全面可配置的仪表盘 全面可配置的仪表盘使用