自從有了汽車和摩托車，其儀表主要依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)的刻度盤（用于速度表，轉(zhuǎn)速計(jì)，電量表等）。在過(guò)去的幾十年中，雖然有一些小的改變（例如小型LCD顯示器或指示燈LED），但儀表板仍然傾向基于相同的風(fēng)格。直到最近才發(fā)生真正的轉(zhuǎn)變。

　　大約五年前開(kāi)始產(chǎn)生技術(shù)進(jìn)步，而這些進(jìn)步使車輛的信息顯示方式和控制功能的執(zhí)行方式發(fā)生了巨大變化。因此產(chǎn)生新一代的人機(jī)界面（HMI），它們更具吸引力并能提供更好的用戶體驗(yàn)。由于市場(chǎng)壓力需要更大的差異化，因此特別是在快速增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車（EV）領(lǐng)域有很多與此相關(guān)的設(shè)計(jì)活動(dòng)。

　　圖1：傳統(tǒng)汽車儀表板的布局

　　車輛人機(jī)界面的演變

　　在早期的變革是提供GPS導(dǎo)航技術(shù)等功能。這免除了駕駛員對(duì)紙張地圖參考的需要，紙張地圖通常難以閱讀（也無(wú)法提供自動(dòng)更新），因此GPS導(dǎo)航技術(shù)帶來(lái)更大的便利。通過(guò)GPS導(dǎo)航，在顯示器上可以清楚地標(biāo)示轉(zhuǎn)彎的位置與方向。這樣就非常容易地按照指定路線并估計(jì)到達(dá)目的地的時(shí)間。

　　當(dāng)通勤者需要在車內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，娛樂(lè)和通訊的價(jià)值也將因此提升。在這方面，乘客希望獲得更廣泛的功能（例如與朋友和家人的即時(shí)消息，流媒體音樂(lè)等） -并希望獲得與消費(fèi)類物件（智能手機(jī)，平板計(jì)算機(jī)等）相同的直觀操作。

　　車輛到車輛（V2V）和車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）技術(shù)的出現(xiàn)后，使得道路上“聯(lián)網(wǎng)汽車”得以導(dǎo)入，將對(duì)未來(lái)車輛人機(jī)界面的布局以及它們將具備的功能產(chǎn)生重大影響。這將可以實(shí)時(shí)提供駕駛員有關(guān)交通擁堵，未來(lái)可能發(fā)生事故的地點(diǎn)，以及天氣狀況等信息。它還將提供與附近充電站相關(guān)的位置信息（對(duì)于EV駕駛者至關(guān)重要，因?yàn)殡姵爻潆娀蚋鼡Q設(shè)施仍然非常稀少）。此外，也可以在同一群組中顯示其他車輛的位置（無(wú)論是用于商業(yè)或娛樂(lè)目的）- 從而可以確保同行車盡輛都不會(huì)丟失或延遲。其他關(guān)鍵因素包括遠(yuǎn)程協(xié)助服務(wù) - 駕駛員可以按下按鈕以聯(lián)系道路緊急服務(wù)人員，以及實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程車輛診斷功能。

　　但是，由于駕駛時(shí)需要的信息與功能是如此眾多，因此工程師面臨著將所有需要的內(nèi)容都安裝到儀表板上這個(gè)巨大挑戰(zhàn) - 特別是在需要考慮空間限制時(shí)。 通常，這些導(dǎo)航信息和娛樂(lè)的信息將顯示在中央控制面板上，但是與速度表和轉(zhuǎn)速表分開(kāi)。然而，在摩托車/ EV踏板車上，由于只有一個(gè)主顯示器可用，因此這些數(shù)據(jù)必須與關(guān)鍵操作數(shù)字共享屏幕。在這種情況下，需要在不同信息之間作切換。

　　這特性不僅只是關(guān)于可用空間。值得注意的是，同時(shí)太多渲染的信息可能會(huì)讓駕駛員分心 - 可能會(huì)分散他們的注意力而未能專注于道路上，從而增加發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于摩托車手和EV踏板車用戶來(lái)說(shuō)尤其如此，他們需要盡可能的關(guān)注周圍的環(huán)境（如其他道路使用者，路面狀況等）。

　　數(shù)位儀表的演進(jìn)

　　雖然到目前為止我們只提到這一優(yōu)點(diǎn)，但可以清楚知道數(shù)字化不僅有利駕駛員，車輛制造商也希望朝這個(gè)目標(biāo)推進(jìn)。首先，從系統(tǒng)中移除機(jī)械儀表代表需要機(jī)械的組件較少–因機(jī)械組件可能會(huì)停止并且需要由維修工程師定期更換（通常也比顯示器昂貴）。所以將來(lái)可以更輕松地升級(jí)系統(tǒng)，以便添加新功能或改善外觀。

　　因此，液晶顯示器可用于傳遞準(zhǔn)確的信息，如簡(jiǎn)單的數(shù)字，而不需最尖端的圖形處理蕊片。為了大幅改善顯示器的外觀并增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，通常需要高性能的圖形加速裝置，但這帶來(lái)了一系列工程問(wèn)題。

　　高度詳細(xì)復(fù)雜的顯示，需要強(qiáng)大的功能（如圖2所示），并使傳統(tǒng)技術(shù)需要不斷刷新，也需要昂貴的硬件、大量功耗、并且電路板也越來(lái)越大。主要原因是因?yàn)槊總€(gè)像素都是單獨(dú)顯示，也因需要強(qiáng)大的處理能力和海量存儲(chǔ)器。

　　圖2：現(xiàn)代EV儀表板提供重要參數(shù)在液晶顯示屏

　　寶吉特（Bridgetek）的嵌入式視頻引擎（EVE）采用獨(dú)特的面向?qū)ο螅╫bject-oriented），而避免上述眾多缺點(diǎn)。人機(jī)界面中的所有元素（刻度盤，儀表，圖形等）都被配置獨(dú)特的“速記”指標(biāo)，因此可以很容易地從顯示列表中取得，而不需重繪。這使得現(xiàn)在市場(chǎng)所期望的面向人機(jī)界面的構(gòu)建成為可能，同時(shí)將相關(guān)的BOM成本保持在最低水平，同時(shí)不需要大量的時(shí)間或?qū)I(yè)工程知識(shí)。

　　EVE圖形控制器可以連接到低功耗，低成本的微控制器。由此減輕了對(duì)微控制器效能的需求，因?yàn)槲⒖刂破骺梢詧?zhí)行其主要任務(wù)而沒(méi)有其他的延遲。在圖2的示例中，儀表板使用FT813 EVE設(shè)備進(jìn)行演示，運(yùn)行速度低于100MHz，不需連接外部?jī)?nèi)存。使用相對(duì)便宜的32位微控制器（STMicroelectronics的STM32F4）以及800x480像素液晶顯示器。以每秒60幀速率平穩(wěn)的運(yùn)行，只需要64kB的內(nèi)存。也只需要75％的EVE圖形資源就能獲得這種質(zhì)量的呈現(xiàn)。

　　圖3：儀表板功能的更詳細(xì)描述

　　現(xiàn)在讓我們看一下EV儀表板一些特定的區(qū)域。圖3上標(biāo)有幾個(gè)項(xiàng)目。任何車輛儀表板最重要的功能就是車速表（第1項(xiàng)）。盡管想要使用數(shù)字顯示，但駕駛員仍然喜歡圓形的儀表以及指針的格式來(lái)表示速度（或轉(zhuǎn)速表），因?yàn)樗麄円呀?jīng)熟悉了數(shù)十年傳統(tǒng)車輛的顯示方式。

　　指針必需在車速表正確的位置，因此需要高分辨率圖形內(nèi)容以提供足夠的精準(zhǔn)度。車速表也必須能夠快速的刷新，當(dāng)車輛加速時(shí)確保車速顯示不會(huì)延遲。EVE的dial小部件簡(jiǎn)化了這些功能，大大減少軟件開(kāi)發(fā)的負(fù)擔(dān)。EVE圖形控制器將圖形呈現(xiàn)在顯示器上，因此微控制器不必再處理這部份工作。由于EVE基于面向?qū)ο蟮募軜?gòu)和使用模板的方式，只需要更新相關(guān)部分（而不必不斷刷新整個(gè)屏幕）。這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，因此可以減少所需要的硬件組件。

　　對(duì)于位于中央車速表周邊的各種指示器（例如燈，駕駛模式等），以產(chǎn)生引人注目的效果（如圖3的項(xiàng)目2所示）。通過(guò)使用硬件alpha混合（alpha-blending）功能實(shí)現(xiàn)。每個(gè)指示器都以L8灰階位格式保存。加上位圖變換（用于旋轉(zhuǎn)，縮放和用特殊顏色位圖混合）來(lái)呈現(xiàn)。得此效果的程序代碼如下。

　　//Specify different drawing colors depending on the user control

　　if (color_switch_timer > 128)

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, COLOR_RGB(0x35, 0xEA, 0x19));

　　else

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, COLOR_RGB(0x05, 0x15, 0x22));

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, BEGIN(BITMAPS));

　　//Specify the way to blend source color with destination color, see OpenGL API glBlendFunc for details.

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, BLEND_FUNC(SRC_ALPHA, ONE));

　　//Draw  icon image “ABS”

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, VERTEX2II(64, 190, ABS_ICON_HANDLE, 0));

　　//Draw  glow image “A”

　　App_WrCoCmd_Buffer(phost, VERTEX2II(392, 116, GLOWIMAGE_HANDLE, 0));

　　同樣在該示例中，車速圖和功率圖（圖3中的項(xiàng)目3）給人非常復(fù)雜的印象，但實(shí)際上并不難達(dá)成 - 這只是將幾個(gè)不同小部件組合在一起。L4格式位圖用于形成網(wǎng)格背景。然后將車速直方圖與漸層顏色（從頂部的紅色到底部的藍(lán)色）的alpha混合完成效果。

　　另一個(gè)開(kāi)始流行的人機(jī)界面功能是動(dòng)畫(huà)內(nèi)容。這不僅適用于車輛，也包含零售（銷售點(diǎn)），酒店（酒店電梯等）和工業(yè)自動(dòng)化也有這樣的趨勢(shì)（可以幫助使用者通過(guò)播放的教學(xué)動(dòng)畫(huà)來(lái)替換零件）。在示例的中央底部是電子羅盤，3D自行車對(duì)著前進(jìn)方向（參見(jiàn)圖3中的第4項(xiàng)），以指示實(shí)際車輛的方向。這是通過(guò)匯總多個(gè)圖像所建立，涵蓋了自行車的每個(gè)角度。它們保存在一個(gè)大的位圖文件中，而不是各個(gè)角度存于不同文件，因?yàn)檫@樣會(huì)占用更多內(nèi)存空間。

　　隨著電動(dòng)汽車的不斷增加，令用戶滿意體驗(yàn)的需求也將越來(lái)越明顯。工程師需要在不增加系統(tǒng)成本或功率考慮下完成此任務(wù)。不僅只是將處理資源投入其中，而是需要一種更復(fù)雜且經(jīng)過(guò)深思熟慮的策略，一個(gè)全盤考慮以及符合各種限制的策略。