以往，人機介面 (HMI) 由具有按鈕、開關和指示燈的實體控制面板組成，使用者能夠與機器進行通訊。隨著技術進步，使用者可以監控程序、檢視狀態資訊顯示和傳送命令。如今，HMI 應用程式無處不在，包括用於控制電視的手機應用程式、汽車中的語音命令、醫院中的病患監控或智慧工廠中的觸控螢幕控制面板。
在日常生活中，機器的接觸點愈來愈多。未來的 HMI 會呈現什麼樣貌呢？除了資料收集、控制和顯示之外，新世代 HMI 將應用程式提升到超越人機「介面」的程度，轉變為提供人機「互動」的方法，機器能夠以智慧化的方式運作並與人類溝通。
進入人機互動的新世界將需要互動式智慧型應用程式，實現 HMI 的處理器面臨許多新挑戰。本文將解說新世代 HMI 的 3 個重要考量因素。
考量因素 1：整合邊緣 AI 實現新功能
新世代 HMI 設計仰賴邊緣人工智慧 (AI) 發揮新功能。例如，機器視覺可以透過人臉辨識對機器進行控制存取，也可以透過手勢辨識進行非接觸式操作，如圖 1 所示。此外，在 HMI 設計中加入機器視覺等邊緣 AI 功能可以更準確分析目前系統狀態和預測性維護。建立新的 HMI 應用程式時，需要考量關於邊緣 AI 應用程式開發的工作以及處理器功能。
圖 1：醫療專業人員使用手勢辨識與智慧 HMI 系統進行互動
考量因素 2：平衡性能與功率
單晶片的高整合度會影響裝置功耗，特別是在完全啟用邊緣 AI 功能的情況下。智慧設計通常需要小形狀係數，尤其在嚴苛環境中，最終產品的功耗面臨更複雜的因素。設計人員必須克服進行高能效設計的挑戰，並注意散熱限制，同時不增加整體系統成本。最佳化的電源設計應包括超低功耗和多種低功耗模式，藉以延長產品的使用壽命。
考量因素 3：整合智慧連接和差異化顯示支援
愈來愈多的現場級裝置和感測器，以及新興的即時工業通訊協定也對新的 HMI 應用程式構成挑戰。例如，智慧工廠環境中的 HMI 將需要與其他裝置和機器進行通訊，這表示 HMI 設計將需要連接和控制功能。顯示器是 HMI 的另一個設計考量因素，這可以提供獨特的功能以及增強人機通訊的方式。
在 HMI 設計中運用 TI 新型處理器系列
隨著 HMI 持續發展，這些應用程式採用的處理器技術必須為未來趨勢發展做足準備。TI 的 Sitara
AM62 處理器系列專為許多工業周邊設備的低功耗而設計，為雙顯示器和小型應用實現高能效的邊緣 AI 處理，並考量新世代 HMI。
透過配備可擴充單核心至四核心 Arm® Cortex®-A53 並達到 1.4 GHz 的平台，以及支援 TensorFlow 的主線 Linux®，AM62 處理器可大幅增強邊緣 AI 功能。軟體和立即可用的展示將簡化在 AM62 處理器上評估邊緣 AI 應用程式的過程，而邊緣 AI 開發資源和學院有助於節省設計工作和時間。
處理器的最佳化電源設計支援比前代多 30% 的核心電壓，能降超過 50% 的系統功耗並提高性能。簡化的硬體設計有助於以精巧尺寸推出符合成本效益的系統解決方案。最低 5 mW 的多種功率模式相當適合可攜式設計和電池供電設計。
晶片內建資源包括通用異步收發器、序列周邊設備介面和 I2C，為常用的工業感測器或控制器提供各種連接選項。AM62 處理器也透過第三方生態系統提供雙乙太網路支援和 EtherCAT 主站支援。
AM62 處理器支援多種顯示介面，包括符合成本效益的 RGB888 和支援 2K 和超高畫質顯示的低壓差分訊號處理介面。雙顯示器功能充分展現設計彈性和創新。
結論
未來的 HMI 將在各種環境和應用中達到人機通訊的智慧化和創新。試想醫療專業人員在手術室中透過語音與病患監控系統進行互動的景象，完全不需要觸控螢幕來保持無菌環境。在吵雜的工廠中，工人只需要使用手勢即可使用控制面板。立即使用 AM62 處理器系列開始您的新世代 HMI 設計。
其他資源
- 探索專案展示設計並運用 AM62 開發資源開始進行 HMI 設計。
