儀表盤正在經歷一場徹底的改造。屏幕正在接管集群，因為屏幕和驅動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。在這兩種實施方式中，集群都是主要的、對驅動程序至關重要的房地產，使其部署沒有典型的人機界面 （HMI） 挑戰。所有特性和功能都必須易于理解。此外，整個嵌入式集群系統必須非常注重安全、高性能和容錯。

從如何構建更小的駕駛員信息顯示器中吸取的經驗教訓需要大幅擴大。讓我們看看四個最大的機會領域：異構顯示器、高級芯片、簡化認證和原生 C 語言開發。

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。清洗液狀態不是安全關鍵。你的速度是。

考慮到這一點，大多數汽車制造商都在為速度計和轉速計顯示元素爭取 60 幀/秒 （FPS） 或更高的幀速率，以創建平滑的外觀并實時更新信息。其他圖形（例如燃油和車輛狀態）通常可以以 30 FPS 或更慢的速度運行。為不同元素設置不同的幀速率與傳統的圖形代碼不同，因為簡單的方法只是在屏幕上繪制，每次屏幕刷新都會更新所有元素。

更聰明的策略需要重新設計代碼以區分圖形的處理方式。這可以通過創建單獨的代碼循環來完成，這些循環以不同的頻率更新不同的元素，并協助使用硬件層來解耦重繪的內容（接下來更多關于硬件層的好處）。執行此方法不會對性能產生不利影響，這一點非常重要，因為在低端硬件上實現 60 FPS 本身就是一個挑戰。

使用或丟失

芯片供應商正在針對汽車行業應用進行創新，發布新的嵌入式處理器，使集群開發團隊能夠從更便宜的芯片中獲得更高的性能。集群開發團隊有責任利用其硬件的高級功能，以便充分利用所選處理器。硬件設計可以顯著提高性能，同時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。使用這兩個管道可以大大提高圖形密集型屏幕的性能，因為寶貴的 CPU 周期用于構建渲染列表以供 GPU 并行執行。此外，這些管道之一通常是針對硬件平臺量身定制的——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 和硅供應商合作伙伴定制和完善，以從硬件中獲得最佳性能。

一個未充分利用但非常強大的平臺功能是硬件層。幾乎每個現代集群用戶界面都由相互堆疊的圖形組成。這意味著當屏幕的某個區域被重繪時，硬件正在繪制每個圖形片段，并確定哪些部分應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 的這種不必要的負擔。您甚至可以使用圖層來實現無 CPU 的簡單動畫。通過利用硬件層可以輕松實現在屏幕上隱藏和顯示或移動對象等常見動畫。

此外，如果使用得當，層可以顯著降低 ROM 和 RAM 要求。當您考慮儀表組時，背景圖像通常是一層，必須經常更新的指針可能是另一層，安全關鍵信號可能是第三層。對于后兩種情況，圖形細節可能很少。背景的圖像質量可能需要非常高，這會增加所需的內存。能夠區分這些圖像質量要求意味著您可以節省寶貴的內存。雖然在這種情況下，我們只調用低質量和高質量元素，但兩者之間有許多陰影，為開發人員提供了所需的保真度和最小的內存占用。配置每一層可以通過接口中的每個對象來節省內存——現代集群中的對象數量可能會高得驚人。在一個只有 8 個按鈕的 800×480 界面的簡單模型中，Altia 發現通過使用硬件層，RAM 可以減少 50%，ROM 可以減少 0.5 MB 以上。

更簡單的認證

隨著越來越多的關鍵駕駛數據顯示在屏幕上，Altia 的客戶將安全作為首要工具鏈要求。ISO 26262 等標準確保代碼和流程符合任務關鍵型應用程序所需的嚴格準則，這給已經嘗試壓縮開發周期時間的開發人員增加了巨大的負擔。因此，開發團隊能夠精明地最小化需要認證的代碼是很重要的。

實現這一壯舉的傳統方法是分離代碼。物理信號和儀表用于傳達安全關鍵信息，而駕駛員信息顯示器則提供補充信息。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字和模擬信息之間的界限。在某些情況下，這樣做會導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，開發人員可以分割出必須通過擴展認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發生類似的劃分。Altia 生成的圖形代碼可以利用現代 RTOS 中的管理程序在安全認證軟件與所有剩余集群軟件之間提供鐵定的分離。您甚至可以在每個虛擬機管理程序上使用完全不同的操作系統，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容——提供統一的外觀和感覺——同時利用可用的 CPU，從而降低成本和復雜性。

本地化

開發團隊可以通過多種方式為汽車集群創建嵌入式圖形。一些編碼人員使用已強制安裝到嵌入式系統上的高級庫。其他人使用解釋界面布局命令的重量級黑盒引擎。精明的開發團隊明白，最安全、最簡單的圖形開發方法是原生 C 代碼。

幾十年來，專業知識和人才以及工具和流程已經過完善，以產生最高質量的嵌入式代碼。此外，C 代碼提供了生產嵌入式平臺所需的緊湊性和性能。畢竟，這些團隊并沒有開發在 PC 上運行的 Web 界面——這是一種深度嵌入式設備，必須在每種情況下立即做出確定性的反應。

現代集群：創新機會

現代集群是車輛中一個非常先進的技術領域，但它不是一臺在出現問題時可以重新啟動的高性能 PC。安全性和同樣重要的可靠性至關重要。但儀表板中的顯示也不再是簡單的多行駕駛員信息顯示。對于推動汽車用戶體驗創新邊界的汽車工程師而言，現代集群是一項獨特的挑戰。重要的是要平衡可用性和代碼認證要求，同時優化有限硬件上的圖形性能，以便為下一代模型實現安全但有吸引力的儀表盤。開發團隊面臨許多挑戰，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