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嵌入式技术作为 21 世纪智能时代的核心技术，越来越多的在科技和生活领域承担起支柱性作用，同时也引领着新时代的人们奔赴充满想象的未来。今天嵌入式系统的应用已经渗入到社会生产、生活的各个方面，嵌入式系统相对之前的电子计算机系统有低功耗、体积小、性能强、稳定性高，以及周边器件 all in one 等特点。然而对于普通用户来说嵌入式系统最突出、最重要的特性还是良好的人机交互功能。嵌入式设备之所以能与用户亲密接触，最重要的因素就是它可以提供友好的用户界面、图像界面、灵活的控制方式、对专业知识要求低，甚至不需要嵌入式的知识就能让人们很快、很容易掌握嵌入式产品的使用方法，因此在嵌入式系统开发工作中人机交互界面的开发设计就显得尤为重要，值得设计开发人员深入了解，认真思考。 （图为辰汉电子 android2.2 下开发的应用于平板电脑的嵌入式人机交互界面） 要开发一个理想的嵌入式人机交互界面，需要考虑多重因素。其中主要因素括行业特点、嵌入式硬件、嵌入式软件以及 UI 设计等四个方面，接下来将对这些因素逐一进行介绍。   行业因素 嵌入式系统已渗透入社会生活的各个领域，不同行业对于嵌入式人机交互会产生不同的理解，提出不同的诉求。因此，开发嵌入式人机交互界面时必须要充分考虑这些行业特点。现阶段，嵌入式产品的行业分布大致可划分为五类即：消费类、工业类、汽车类、军工类和医疗类。其中消费类嵌入式人机交互界面设计更多侧重于视觉效果、触摸体验与互动节奏；工业类嵌入式人机交互界面设计则更偏重于实时监控、直观表达与精确控制；汽车类嵌入式人机交互界面设计对人机工程学方以及安全稳定性方面需有更多考量；军工类嵌入式人机交互界面设计要确保可靠性、稳定性、安全性、便捷性；医疗类嵌入式人机交互界面设计必须考虑医院环境，医患使用场景等重要因素。   硬件因素 嵌入式人机交互界面开发，首先要基于适合的硬件平台系统方能实现其功能，硬件平台系统的核心是嵌入式处理器。截止 07 年全球嵌入式处理器体系结构超过 30 个，型号多达千种以上。业界一般将嵌入式处理器分为 EMPU （嵌入式处理器）、 MCU （嵌入式微控制器）、 DSP （嵌入式数字信号处理器）和 SOC （嵌入式片上系统）四大类。现阶段嵌入式人机交互界面开发主要集中于 EMPU 中的 X86 和 ARM 架构的芯片，而 ARM 架构芯片越来越呈现出强劲的后来居上的姿态。在 ARM 芯片队伍里根据应用主要分为消费类 ARM 芯片和工业、汽车类 ARM 芯片两大类。其中生产消费类 ARM 芯片主要有苹果公司、高通、三星、英伟达、菲利普等，生产工业、汽车类 ARM 芯片的公司主要包括飞思卡尔、 TI 等。 选择适合的嵌入式芯片后，开发人员往往会根据需要创建一个系统功能的模型设计，模型主要是考虑软件的数据结构、总体结构和过程性描述，在这个模型中界面设计一般只作为附属品。接下来根据模型硬件层面必须解决系统的烧写与启动、驱动加载、程序调度、输入输出、显示与控制等一系列基础问题，因此嵌入式人机交互界面开发人员对于相关嵌入式硬件知识应具备足够的理解与掌握。   软件因素 嵌入式人机交互界面开发的另一个基本要素就是嵌入式软件操作系统。嵌入式操作系统种类很多，不同的操作系统对于开发者的进入门槛、知识结构的要求有所不同。从实时性角度嵌入式操作系统可分为面向控制、通信等领域的实时性操作系统和面向消费类电子的非实时性操作系统；从应用角度嵌入式操作系统可分为专用型和通用型两类。专用型嵌入式操作系统主要有 IOS 、 Smart Phone 、 Pocket PC 、 Symbian 、 PalmOS 等主要针对如手机、平板电脑等专用领域。通用型嵌入式操作系统主要有 Linux 、 WinCE 、 Android 、 VxWorks 、 QNX 等，没有限定具体的应用方向，应用比较广泛。 选择开发用的操作系统时，应考虑到该操作系统的主要应用方向， IOS 、 Symbian 、 PalmOS 仅针对消费电子， Android 侧重于消费电子， Linux 、 WinCE 主要应用于工业领域， VxWorks 、 QNX 在军工方面多有建树。需要特殊指出的是苹果公司 IOS 系统属于封闭系统，开发者仅能针对应用程序界面进行开发，无法修改系统界面。目前，嵌入式人机交互界面开发可以选择操作系统主要分为 WinCE 和 Linux 两大阵营，随着 2012 年底微软公司宣布 Wince 停止更新，越来越多的开发人员在选择操作系统时转而选择 Linux 以及 Linux 衍生出的 Android 等操作系统。有了合适的操作系统，开发人员接着应该考虑系统响应时间、用户求助机制、错误信息处理和命令方式等人机交互界面设计的典型问题，以便开发出具备更高抽象化程度和更好可交互性的界面。 UI 设计因素 嵌入式人机交互界面较之以往的人机交互类设备，具备更直观、更灵活、更生动的人机交互户方式，因此人机交互界面的设计也应该遵循更人性化的设计原则，基于用户的思维和工作模式，而不是移动设备的功能和特点。如果界面不吸引人、逻辑不合理，再好的应用程序也不会受到用户的青睐，但是一个漂亮的、吸引人的人机交互 UI 不仅能够增加用户对应用程序的喜爱，还能增强应用程序的功能，从而增加用户对应用程序的粘性。在嵌入式人机交互 UI 设计过程中，要以贯穿用户为中心，充分了解人物，并遵循以用户为中心的基本设计原则 ，顺序原则，功能原则，一致性原则，频率原则，重要性原则，面向对象原则，才能设计出好的人机界面。   随着基于嵌入式技术的产品持续丰富，嵌入式系统软硬件性能的不断提升，嵌入式人机交互界面的应用必将变得越来越广泛。将有越来越多的团队和个人参与到嵌入式人机交互界面开发当中，因此对于嵌入式人机交互界面主要影响因素的理解与掌握，以及界面设计规律的深入挖掘显得十分必要和有意义。  

车联网： 根据中国物联网校企联盟的定义，车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，这些大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不通车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。 车联网是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。 车联网通过无线射频识别技术，对车辆进行数字化管理，包括实时跟踪、监管车辆运行状况等。如同物联网一样，车联网的基础与是传感器，加强传感器操作是必不可少的，将交通信号、摄像头、拥堵路段报告、天气情况等信息融合起来，从而形成汽车与道路的“互联”。通过个道路、技术管理部门的沟通配合，实现汽车、道路、人的有机结合，真正形成车联网。 车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。 车联网中的有一项基础技术就是摄像头的视频采集存储（感知层）。运用多的有车载DVR和车载IP Camera。 车载DVR，俗称MDVR或车载录像机。是基于数字化视频压缩存储和3G无线传输技术（DigitalVideoRecord），结合GPS定位监控，汽车行驶记录仪，SD卡大容量存储，多路数据接口，语音通话功能。从最开始的只支持本地录像到现能通过3G无线实时传输，内置GPS，汽车黑匣子，CANbus总线，G-SENSOR等技术的应用，车载DVR的市场潜力越来越大。 上海辰汉电子早年前基于i.MX27的多媒体应用开发平台研发的四路视频采集方案被广泛应用于车载视频传输领域。根据新的车联网定义在应对客户对产品的可定制性，差异化的细分市场，这套方案又迸发出新的生命活力，开发量小，稳定成熟，裁剪灵活，加快量产进度，是客户做车载视频传输领域系统开发选型的最佳选择，芯片内置H.264硬件编解码和eMMA保证了视频快速流畅的录制和播放；FEC（快速以太网）则保证了传输处理的畅快无阻，该芯片还可以达到车载温度级别，真正满足严苛环境下的使用。这些都是ARM9级别其他芯片所处理不了的。 此外，这套四路视频方案支持非常多的外设接口：多个UART接口，Wi-Fi BlueTooth接口，GPS接口，USB接口，TV  in（TV decode），TV  out (TV encode)，其他接口：Hitachi 1.8”微硬盘标准接口(ATA)、SD／MMC卡接口、200万像素CMOS Sensor接口。 车载IP Camera 基于数字信号处理技术（DSP）和网络技术的发展，视频技术已经由模拟技术发展到数字和模拟混合的DVR，进而向IP视频系统这种数字视频发展。IP视频系统在距离、扩展能力和成本上与传统的模拟系统和DVR相比有所不同。从距离上讲，IP视频系统中的网络服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，没有地域概念；从扩展能力上讲，这种系统对于设备数量没有限制，增加设备只意味着IP地址的扩充。在成本上，IP视频系统占用带宽较少，可以利用现有的网络，在安装时节省布线建网的成本。 IP视频系统包括网络视频服务器和IP Camera，其中IP Camera是系统的前端处理部分。CCD/CMOS图像传感器把场景的光信号转变为电信号，这些电信号转换为数字信号后通过数据接口传输到DSP存储器。DSP作为IP Camera的数字图像处理和压缩以及操作系统运行的主处理器芯片,完成图像压缩、编码的同时把数据流送到硬盘或其他存储设备中保存。可以想见，前端设备对视频图像质量好坏有极大影响。因此，处理器的选择在开发人员如何能够成功地满足车联网数字视频产品的设计需求上扮演了重要角色。 飞思卡尔的i.mx53芯片正式这样一款能将MCU和DSP的性能融合起来，不但能克服ARM核＋DSP所存在的瑕疵，同时能保留两则的优势特性。其中i.MX536是面向车载行业的满足汽车级标准的处理器，接口众多，将其用做车联网的智能终端的核心处理器满足了新一代车联网行业的标准。 上海辰汉电子采用i.MX536处理器，经过1年多的开发，完成了满足新国标的高端车载前装GPS视频终端方案，满足很大一部分客户新的系统功能、个性化、差异化功能。除了可以满足前装市场的实时车况，行驶记录，高清多摄像头车载视频监控，硬盘录像机，北斗GPS智能导航，语音识别，车载接口检测，CAN，RS485，RS232，RFID模块等各种指标性要求，还能够满足后装娱乐市场的要求，如1080P的解码，多路VGA，多屏异像，导航，3G，蓝牙，WIFI。  

进入2014年，随着采用8核处理器的智能手机在CES上的发布，犹抱琵琶半遮面的面向企业市场的iMX6也逐渐向世人拉开它的面纱。 与智能手机行业的拼核大战不同，飞思卡尔的iMX系列ARM内核芯片由于一直坚守能适应严酷的军工环境，车载前装，野外无人值守等高可靠性应用的定位，其每款型号的芯片从定义到研发往往超过三年。iMX6经历了一系列的产品定义，研发，大客户导入，支持，解决了无数的bug终于在2012年底发布。当然芯片的发布离正式可以稳定的供货还有一个比较长的时间。相比于消费类电子目前单纯以比拼内核数量的升级为目标，不考虑芯片在各种环境下的适应性，工业类芯片必须考虑在各种严苛环境和应用领域的可靠性，与之相应的操作系统的引导，软件驱动的丰富性和健壮性，内核稳定性，图形系统稳定性都有着一系列的研发工作，其中深层次的bug的再现到完全解决也需要比较长的时间。   i.MX6是基于ARM Cortex™-A9架构的高扩展性多核系列应用处理器，促进了如高稳定性工业平板电脑、差异化智能本、前装车载中控系统和超高清电子书阅读器等新一代应用的发展。强劲的3D图形加速引擎、超高清晰度的视频压缩解压功能，内部集成的强大的电源管理实现了无缝集成。采用i.MX 6系列芯片设计的新一代平台，可以提供令人瞩目的性能和超越现有界限的下一代用户体验。                                         i.MX6系列芯片而且根据应用场合的不同，提供了可供选择的单核、双核和四核产品供客户选择。i.MX6系列的单核、双核和四核实施方案实现了硬件可扩展，软件和引脚完全兼容，有利于工程师更快速的开发出具备差异化的产品。i.MX **核系列通过提供运行速度达到1.2GHz的四个ARM Cortex-A9的内核, 并结合集成的3D图形单元和1080p编码/解码视频引擎，同时提供了电源管理功能以支持350mW的1080p视频回放，从而解决了多核处理器无法在电池供电场景下的应用。新一代平台可以提供全新等级的多媒体性能和超强的稳定性，十分适用于众多工业智能设备。 i.MX6采用了成熟的40纳米工艺制程，拥有1MB 二级缓存，支持1080P 60fps解码，并且可以进行1080P 30fps编码，同时还可以在高清模式下播放3D视频， 它还可以同时管理用于3D立体拍摄的双摄像头。拥有独立的2D和顶点加速引擎。 接口方面，可直接支持HDMI 1.4，USB 2.0和千兆以太网卡，功耗的决定因素除了跟制程有关之外，还与CPU的运算速度有关系，不同的架构会导致CPU运行有一个上限，多核处理对于浮点运算具有超强优势，CPU的占用率会比较低。测试结果显示，i.MX6功耗和系统稳定性能够达到比较优的水平，整机系统的功耗在2W以下。除此之外，在软件方面也做了很多优化，比如片外和片内电源管理模块可以动态的将一些用不到的功能关掉，节约能耗。                         iMX6的面市为下一代以创新驱动发展的经济模式提供了一颗强大的嵌入式工业互联网核心，但是其功能超级复杂，如何有效的发挥A9芯片的强劲性能做出成熟可靠的工业类智能产品，需要专家级的研发团队支撑。因此，整个生态系统中的研发服务环节彰显出重要性。作为飞思卡尔嫡系独立第三方设计团队，辰汉电子经过一年多的同步跟踪研发，已经将iMX6的方案成功应用到高标准的航天科技领域。伴随着飞思卡尔正式发布iMX6系列芯片，辰汉面向工业领域的新一代iMX6Q MDK开发平台为行业客户的差异化产品方向提供了性价比极高的参考设计案例。同时，辰汉电子凭借过往数百家行业品牌客户的细分产品服务经验，可以为不同领域客户量身定制成熟的Android，Ubunto，WinCE，Qnx系统，以及在OS之上的应用层和网络层开发案例，为客户提供交钥匙的以iMX6为核心的智能工业互联网解决方案。