KRW | USD

과도한 리소스 사용 없이 HMI 구현에 새로운 차원 부여

작성자: Sreedharan Bhaskaran, Senior Manager, Software Engineering, Bridgetek Pte Ltd

10여년 전 iPhone의 출시는 우리 일상 생활에서 몇 가지 핵심 요소의 근본적 변화를 예고했습니다. 이 획기적인 핸드셋은 터치를 통해 기술과 상호 작용하는 방식에서 중요한 역할을 합니다. 터치스크린은 수년 전부터 있었지만 세계적인 관심을 끌게 된 것은 이 제품(그리고 뒤이어 선보인 다른 제조사들의 제품)을 통해서였습니다. 이제 터치스크린은 전반적인 사회가 움직이는 방식을 혁신했으며 필수품으로 자리 잡았습니다.

주로 기계식 버튼, 손잡이 및 스위치와 7세그먼트 LED 디스플레이 또는 문자 매트릭스 디스플레이 장치로 구성된 편리한 인간 기계 간 인터페이스(HMI)는 터치 기능은 물론 사운드, 비디오, 애니메이션까지 가능한 풀컬러 TFT-LCD 스크린에게 자리를 뺏겼습니다. 응용 프로세서 분야에서는 처리 속도가 지속적으로 높아졌지만 일반적인 전자 기기에서 대부분의 작업을 처리하는 마이크로 컨트롤러 장치(MCU)의 컴퓨팅 용량은 크게 높아지지 않았습니다.

오늘날 대부분의 MCU에는 오래된 8051 코어 또는 Arm® Cortex®-M 계열 코어가 장착되며 주로 제어 및 감지 작업용으로 설계됩니다. 더 비싸고 강력한 응용 프로세서와 마찬가지로 그래픽 처리 장치(GPU)는 장착되어 있지 않습니다. 이제 사람들은 스마트폰에서 경험하는 것과 동일한 터치, 느낌 및 반응 속도를 다른 장비(소매점, 의료 기관 또는 산업 분야 등을 막론하고)에서도 기대합니다. 하지만 MCU는 스마트폰과 동일한 수준의 사용자 경험을 제공할 수 없습니다. 즉, 도움이 필요합니다.

시스템 MCU가 HMI를 처리해야 한다면 처리 성능 일부를 핵심 작업 외의 작업으로 돌려야 합니다. 이는 전체 성능에 영향을 미치게 됩니다. 또한 디스플레이를 픽셀 단위로 렌더링하고 새로 고쳐야 하고, 프레임 버퍼가 필요하며, 모든 그래픽 데이터를 저장할 대용량 플래시 메모리도 필요합니다. 이러한 부품을 포함하면 공간이 소요되며, 전력 예산이 추가되고, 부품 명세서(BOM) 비용이 증가합니다.

Bridgetek의 수상 경력이 있는 Embedded Video Engine(EVE) 계열 IC는 혁신적 개체 지향 방식을 통해 HMI 분야 내에서 발생한 기술 격차의 해소를 목표로 합니다. 이러한 각 장치 내부에는 강력한 GPU, 디스플레이 명령 프로세서, JPEG 디코더, LCD 컨트롤러, 오디오 프로세서 및 터치 프로세서가 포함됩니다. EVE 칩을 표준 MCU와 함께 사용하면 시스템의 사용자 경험을 첨단 스마트폰과 거의 비슷한 수준으로 전환할 수 있습니다.

EVE는 필요한 모든 이미지 및 오디오 콘텐츠를 사전 정의된 특성(원, 사각형, 비프음 등)을 가지는 무수한 상수 개체의 형태로 처리하여 HMI 시스템의 능률을 높일 수 있습니다. 즉, 해당 HMI 내에 포함될 그래픽 또는 사운드의 모든 세부 정보에 액세스할 필요 없이 각 요소에 간단한 식별자가 할당됩니다. 이에 따라 데이터 전송이 크게 감소하고, MCU 부담이 줄어들며, 프레임 버퍼 또는 대용량 플래시 메모리의 필요성이 감소합니다. 슬라이더, 토글, 시계 및 게이지와 같은 더 복잡한 개체가 호출될 경우, 광범위한 사전 프로그래밍된 라이브러리에서 모두 사용할 수 있습니다.

가전 제품 및 소매 시나리오에서 EVE의 예

그림 1: 가전 제품 및 소매 시나리오에서 EVE의 예(이미지 출처: Bridgetek)

ASTC(Adaptive Scalable Texture Compression) 기능을 갖춘 3세대 BT81X 계열 EVE 칩은 강력한 독립형 즉시 모드 렌더링 기능을 제공합니다. 최대 1280 x 720 픽셀의 디스플레이 해상도와 최대 11”의 패널 대각선 크기를 지원하며, 최대 5개의 터치 지점 감지가 가능한 정전 용량 터치스크린을 지원합니다. EVE는 HMI 측면을 크게 업데이트하여 기존 전자 장비 하드웨어에 새 생명을 불어넣을 수 있습니다. 이 기술을 활용할 수 있는 다양한 응용 분야에는 판매 시점 관리(PoS) 장치, 가전 제품, 혈압 모니터, 전력계, 셋톱 박스, 과학 계층 장비, 엘리베이터 제어, 보안 시스템, 산업 제어, GPS 네비게이션 장비, 심박 모니터, 자동 판매기 및 홈 자동화 시스템 등이 포함됩니다. 그림 1은 a) 첨단 세탁기 모델의 HMI 및 b) 특수 와인 상점의 스마트 선반에 구현된 EVE(SPI 인터페이스를 통해 MCU와 연결)의 예입니다.

더 정교한 HMI 구축의 기회가 큰 분야는 자동차 분야입니다. EVE는 이미 전기차(EV) 모델 및 부품 시장의 자동차 액세서리와 관련하여 활용이 크게 늘고 있습니다. EVE는 대시보드 계기판, 인포테인먼트 콘솔, 사이드 미러 및 백미러 시스템, 경고 프로젝터 및 뒷좌석 엔터테인먼트 콘솔에 적용할 수 있습니다.

이제 차량 탑승객에게 즐거움을 주고 더 높은 수준의 개인화를 제공하기 위해 다양한 보조 디스플레이, 중앙 인포테인먼트 콘솔의 보조 장치가 설계되어 자동차에 도입되고 있습니다. 이러한 장치는 네비게이션, 멀티미디어 엔터테인먼트 및 연결 용도로 활용할 수 있습니다. 이렇게 통합 HMI 엔진으로 활용될 경우 EVE는 상대적으로 저렴한 비용의 MCU와 연결하여 값비싼 응용 프로세서, 플래시 및 DRAM 메모리 서브 시스템을 대체할 수 있습니다. 그 결과 훨씬 경쟁력 있는 가격으로 편리하고 콤팩트한 솔루션을 구성할 수 있습니다.

자동차 계기판에 적용된 EVE의 이미지

그림 2: 자동차 계기판에 적용된 EVE(이미지 출처: Bridgetek)

그림 2는 자동차 계기판과 대시보드 장치에 이미 사용되고 있는 EVE 기술을 보여 줍니다. 기계식이 아니라 디스플레이 기반으로 구현하면 설계 유연성이 훨씬 커집니다. 운전자는 개인 취향에 따라 현대식이나 클래식 느낌 간에 간편하게 전환할 수 있습니다. 표준 주행 모드에서 스포츠 모드로 전환할 수도 있습니다. 운전자의 취향에 따라 색 구성표도 변경할 수 있습니다.

EV 충전 응용 분야의 EVE 이미지

그림 3: EV 충전 응용 제품의 EVE(이미지 출처: Bridgetek)

차량 진단의 측면에서도 다양한 가능성이 존재합니다. 그림 3은 EV 대시보드의 EVE를 보여 줍니다. 여기서 MCU는 관련 ECU로부터 입력을 받고 이를 통해 EVE는 비디오 재생 기능을 통해 주요 파라미터를 실시간으로 렌더링하여 멋진 애니메이션으로 디스플레이합니다(예: 차량 속도, 범위, 모터 속도, 배터리 충전량 및 에너지 재생).

자동차 시트 조정 이미지

그림 4: 자동차 시트 조정(이미지 출처: Bridgetek)

그림 4는 시트 조정 HMI를 보여 줍니다. 여기서 EVE는 그래픽 표현, 디스플레이 렌더링 및 사용자 터치 입력을 처리합니다. 시트 위치, 등받이 위치, 등받이 높이 등의 개인 설정을 구성할 수 있습니다. 이러한 구성을 사전 설정에 저장하여 나중에 필요할 때 불러올 수 있습니다.

EVE 프로젝트를 수행하는 엔지니어에게 도움을 제공하기 위해 플랫폼은 포괄적인 개발 도구로 지원됩니다. 이 도구 제품군은 EVE Screen Designer(ESD), EVE Screen Editor(ESE) 및 EVE Asset Builder(EAB)로 구성됩니다. 최고 수준의 추상화를 통해 ESD는 엔지니어에게 EVE 개발 주기 전체를 지원하는 전체 워크플로를 표시합니다. 시각적 프로그래밍 패러다임을 사용하므로 신속한 HMI 구성이 가능합니다. ESE는 초급/중급 EVE 사용자를 위한 직관적 HMI 애플리케이션입니다. 이 도구의 목표는 사용자가 EVE 명령의 사용을 이해하도록 돕는 것입니다. 사용자는 개체를 끌어다 놓거나 EVE 명령을 직접 입력하여 화면에서 개체를 인스턴스화함으로써 단일 고정 화면을 구성할 수 있습니다. 내장 EVE 에뮬레이터는 디스플레이 명령의 효과를, 선택한 화면크기 및 해상도에 표시되는 것과 동일하게 표시해 줍니다. EAB 애플리케이션은 사용자가 모든 HMI 자산(예: 이미지, 오디오, 비디오, 글꼴 데이터 등)을 EVE 호환 형식으로 결합할 수 있도록 변환하는 용도입니다.

EVE 에코시스템(칩 및 지원 도구 체인 포함)은 보다 만족스러운 사용자 환경을 제공하는 컬러풀하고 풍부한 터치 지원 HMI를 생성할 수 있도록 해줍니다. 게다가 값비싼 응용 프로세서 IC를 지정할 필요가 없습니다. 이제 이 기술의 범위는 자동차 분야를 비롯한 다양한 산업 분야에서 널리 인식되고 있습니다.

면책 조항: 이 웹 사이트에서 여러 작성자 및/또는 포럼 참가자가 명시한 의견, 생각 및 견해는 Digi-Key Electronics의 의견, 생각 및 견해 또는 Digi-Key Electronics의 공식 정책과 관련이 없습니다.

작성자 정보

Sreedharan Bhaskaran, Senior Manager, Software Engineering, Bridgetek Pte Ltd