汽車HMI發(fā)展，帶動(dòng)MCU市場(chǎng)的需求轉(zhuǎn)變

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）汽車智能化的趨勢(shì)下，智能駕駛、智能座艙等成為了汽車產(chǎn)品的創(chuàng)新核心。而為了滿足這些創(chuàng)新需求，除了算力硬件、傳感器之外，在座艙內(nèi)，儀表盤HMI也越來(lái)越受到重視。

什么是HMI

HMI是Human Machine Interface，也就是所謂的人機(jī)界面，可以泛指用戶與設(shè)備進(jìn)行信息交換的途徑，是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交換信息和對(duì)話的接口。HMI的形式可以是多樣的，早期汽車的儀表盤主要是以機(jī)械指針為主，包括了車速里程表、轉(zhuǎn)速表、機(jī)油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，還包括各種指示燈。

隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，儀表盤也逐漸加入了更多電氣化部件，從早期的真空熒光顯示屏，到LCD、OLED等，目前不少車型依然采用機(jī)械儀表結(jié)合數(shù)字儀表的HMI設(shè)計(jì)，比如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等使用機(jī)械指針，車輛信息等采用LCD屏幕顯示等。

而近幾年，全虛擬儀表正在逐步在汽車上普及，即儀表盤全部信息由屏幕顯示。2012年前后，特斯拉首次在汽車上應(yīng)用了全液晶儀表盤，同時(shí)激進(jìn)地取消了大部分座艙內(nèi)的實(shí)體按鈕，改為全觸控操作；隨后奧迪在2015年推出了全新的虛擬座艙技術(shù)，核心在于位于方向盤后方的全液晶儀表盤，并通過操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種顯示模式，比如沉浸式導(dǎo)航等。

隨著智能駕駛的出現(xiàn)，SR界面則又成為了各大車企“內(nèi)卷”的方向。所謂SR即sense reality感知現(xiàn)實(shí)，將車輛傳感器對(duì)車輛周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感知，以圖形化的形式SR界面在汽車HMI屏幕上展示出來(lái)。

對(duì)于智能駕駛而言，SR界面的意義在于令用戶更好地感知到車輛本身的能力邊界，即用戶可以通過SR界面了解到自己肉眼所見與車輛傳感器所感知的現(xiàn)實(shí)有何差異，這樣能夠更好地掌握智能駕駛的使用，增強(qiáng)使用智能駕駛功能的信心。

在智能駕駛目前仍未發(fā)展至完全自動(dòng)駕駛的期間，長(zhǎng)期以來(lái)人機(jī)共駕將會(huì)是智能駕駛的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景，因此SR界面未來(lái)將會(huì)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

當(dāng)然，SR界面由于對(duì)3D渲染能力、傳感器感知能力的要求較高，這也成了一些電動(dòng)汽車展示智能化能力的一個(gè)重要標(biāo)志，能夠很直觀地展示出智能汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別。

因此，可以看到汽車HMI系統(tǒng)其實(shí)分為兩大部分，首先是硬件部分的包括負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度、現(xiàn)實(shí)渲染等的CPU、GPU；負(fù)責(zé)存儲(chǔ)的DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH等；在傳輸層面的SPI/UART、 LVDS等傳輸接口；安全模塊包括ASIL-D功能安全等級(jí)的MCU等。

另外就是軟件部分，目前常見的汽車HMI操作系統(tǒng)有QNX、Linux、Android、HarmonyOS等。不過由于汽車對(duì)于功能安全的要求，實(shí)際上操作系統(tǒng)會(huì)有多種組合形式，包括QNX+Android、Linux+Android等。

汽車HMI的MCU需求

目前在汽車儀表盤上，一些中高端智能汽車都使用了高性能的單顆SoC、MPU等實(shí)現(xiàn)中控和儀表盤的HMI顯示，另外也有不少低成本的HMI平臺(tái)采用MCU作為計(jì)算核心。

對(duì)于目前主流的數(shù)字儀表來(lái)說(shuō)，由于HMI對(duì)圖形顯示的要求較高，因此過去只支持2D的圖形化顯示的MCU，圖形渲染能力已經(jīng)不能滿足需求。因此近年來(lái)，MCU廠商也開始陸續(xù)推出針對(duì)汽車HMI應(yīng)用的MCU產(chǎn)品，其中附帶更加強(qiáng)大的圖形加速器。

比如英飛凌在2023年12月推出搭載新型圖形引擎的全新TRAVEO T2G Cluster系列汽車MCU，這款MCU配備了專有的圖形加速器，能夠以MCU的成本，打造有MPU性能的儀表盤、車載信息娛樂和座艙系統(tǒng)。

T2G-C系列MCU配備了經(jīng)過優(yōu)化的2.5D圖形引擎，可以支持1920x 1080分辨率的全虛擬儀表盤，同時(shí)該圖形引擎可以將圖形處理所需的內(nèi)存減少三到五倍，從而降低功耗和成本。除此之外，TRAVEO T2G CYT4EN除了配備了320 MHz雙Arm Cortex-M7F 內(nèi)核、6MB嵌入式閃存外，還具備LPDDR4 和 eMMC 接口，可以顯示復(fù)雜的3D場(chǎng)景，使HMI設(shè)計(jì)有更大的自由度。

今年3月，國(guó)內(nèi)MCU廠商先楫半導(dǎo)體也推出了新一代數(shù)字儀表顯示及人機(jī)界面系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)——HPM6800系列。HPM6800系列MCU搭載了主頻為600MHz的RISC-V CPU內(nèi)核，算力高達(dá)1710DMIPS。在圖形性能方面，該系列采用了芯原的高性能2.5D OpenVG GPU，支持OpenVG Lite圖形庫(kù)和2D圖形加速PDMA，內(nèi)置1MB RAM，支持DDR2/DDR3/DDR3L接口，集成2組 4 Lane MIPI-DSI/LVDS-Tx 顯示接口和2組 2 Lane MIPI-CSI/LVDS-Rx 攝像頭接口。

HPM6800

作為一款汽車HMI應(yīng)用的MCU，HPM6800將高效的圖形處理、復(fù)雜的人機(jī)界面及實(shí)時(shí)的信號(hào)控制三項(xiàng)功能融合并集成一體，最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)效能，以單芯片MCU實(shí)現(xiàn)高性能的HMI顯示，同時(shí)具備開發(fā)簡(jiǎn)便、啟動(dòng)時(shí)間低、系統(tǒng)功耗低等優(yōu)勢(shì)。

小結(jié)：

在低成本的汽車HMI應(yīng)用中，MCU依然是主流的選擇之一。汽車HMI的演變，同時(shí)驅(qū)動(dòng)著相關(guān)上游芯片產(chǎn)品的升級(jí)迭代，對(duì)于汽車HMI應(yīng)用的MCU產(chǎn)品而言，包括儀表盤、CMS等應(yīng)用，則需要更強(qiáng)大的GPU支持，未來(lái)市場(chǎng)上或許會(huì)出現(xiàn)更多帶有高性能GPU的MCU產(chǎn)品。