Rientrando nella categoria delle strumentazioni digitali, elementi come interruttori, pulsanti e indicatori analogici stanno diventando parte o vengono totalmente sostituiti da display con interfacce uomo-macchina di tipo tradizionale. Questo tipo di display, che ha anche capacità cognitive e sensoriali, rappresenta la Gui (Graphical user interface) cioè il punto di contatto tra l'uomo e la macchina. Quando si tratta di cruscotti, viene fatta una distinzione di base tra le varianti ibride e programmabili. Le versioni ibride associano un numero di indicatori con semplici display di segmento o display da piccole o medie misure. Al contrario, i cruscotti programmabili rendono inutili gli indicatori analogici che vengono sostituiti con un display che occupa l'intera interfaccia del cruscotto. Le interfacce grafiche offrono un'enorme flessibilità. L'ampiezza e la varietà di informazioni che possono essere visualizzate sono quasi illimitate: lo stesso apparecchio può mostrare diverse informazioni e cambiarle dinamicamente durante l'uso. Nel caso di molti prodotti finali, in particolare per quanto riguarda i veicoli, non si tratta unicamente di proprietà funzionali, ma viene coinvolta sempre di più l'immagine del brand con un valore definito che si riflette nel design di tutte le parti del veicolo.
I prodotti embedded della gamma SoC di Fujitsu
L'interfaccia utente è l'ambiente in cui il consumatore entra direttamente in contatto con il prodotto e il modo in cui viene percepita costruisce anche la percezione del brand. Questa interfaccia è, quindi, molto più di un semplice mezzo di accesso a diverse funzioni e sta diventando, in maniera crescente, il canale di comunicazione tra il marchio e il consumatore. L'interfaccia grafica contribuisce alla generazione dell'immagine di un brand, creando caratteristiche distintive che permettono la differenziazione del prodotto dai competitor. Su un tradizionale cruscotto, per esempio, l'alto valore è rappresentato dal colore dello sfondo e dagli aghi strumentali, dai contorni cromati e dalla luce degli sfondi. La prima generazione di cruscotti programmabili a entrare nella produzione di serie fu una mera riproduzione digitale del predecessore analogico e ogni informazione importante come la velocità, i giri e il livello della benzina era rappresentato mediante indicatori grafici con la stessa qualità circa. Nelle versioni future, tuttavia, nuovi metodi di presentazione troveranno la propria strada all'interno dei veicoli dotati di interfacce grafiche, generando sempre più attenzione nell'identificazione della qualità.
Nel settore automotive è importante che i costi per hardware e software per l'implementazione di nuove tecnologie non superino quelli delle soluzioni esistenti. La compatibilità dell'hardware pre-esistente e la riusabilità del software sono requisiti importanti per mantenere bassi i costi di sviluppo. Fujitsu ha creato la sua gamma SoC (System-on-chip) con l'obiettivo di sviluppare le diverse varianti di cruscotti, sia ibridi che programmabili, all'interno dei veicoli. Oltre alla funzionalità e alla potenza di calcolo, questi prodotti tengono in considerazione le difficili condizioni dell'ambiente automotive, tra cui compatibilità elettromagnetica, potenza a basso consumo, sicurezza funzionale, sicurezza dati e qualità. L'intero portafoglio prodotti si basa su un'architettura centrale che assicura la compatibilità tra i controller individuali. Grazie a Cortex core di Arm, le due gamme sono state studiate per coprire pienamente la varietà di requisiti e assicurare completa intercompatibilità. I derivati individuali di queste famiglie sono tutti equipaggiati SoC con trasformazione variabile, potenza grafica e diversi livelli di interfacce integrate. Per esempio, la famiglia Cortex-R4 con 1.6 Dmips7MHz, memoria integrata, sistema necessario, interfacce di rete e Smc (controller del motore passo-passo), offre tutti i prerequisiti per cruscotti ibridi fino a sei indicatori e risoluzione dello schermo di 800 e 600 pixel. Con il motore grafico integrato “IRIS”, le operazioni di grafica 2D sono gestite senza porre alcun carico sulla CPU. Le interfacce integrate tra cui I2C, I2S, Can, Usb e Ethernet forniscono la connessione agli altri apparecchi di controllo permettendo l'interazione con l'utente. Nei pannelli di fascia alta le risoluzioni del display sono più alte, il che significa che un numero maggiore di informazioni viene gestito dal display e la grafica è più sofisticata e complessa. La potenza di calcolo e la performance grafica richiesta sono fornite da Cortex-A9 SoC della gamma “Emerald” che integra tre output display, quattro input video e altre interfacce tra cui I2C, I2S, Can e Usb, così come la Cpu e la Gpu (Graphics processing unit). L'unità di elaborazione grafica in questo caso include due processori che possono effettuare operazioni 2D e 3D separate. Qui il motore IRIS 2D si unisce con il core 3D OpenGL. Insieme al layer tecnologico utilizzato, possono essere calcolati elementi di immagine individuale con diversa frequenza di aggiornamento secondo i requisiti dell'applicazione in-hand. I video nei formati RGB888, ITU-656/601 sono letti, sovrapposti e associati in modalità PiP (Picture-in-Picture) con grafica computerizzata mediante gli input video integrati. Le unità Emerald SoC rappresentano output display multipli. I parametri di ognuno di questi output sono programmabili dall'utente e supportano diverse risoluzioni, anche quelle che si discostano da standard definiti come 16:9 o 4:3. I segnali RGB paralleli possono essere forniti a livello Ttl (Transitor-transitor logic) o via Rsds (Reduced swing differential signalling). Qualsiasi output dei display può gestire fino a otto layer, che possono essere combinati o sovrapposti. Un layer è un'area separata della memoria i cui contenuti possono essere visualizzati con risoluzioni diverse: questo significa che i processi di calcolo di contenuti relativi a immagini singole possono essere scomposti e duplicati. Se non è necessario lavorare l'immagine intera, in quanto solo alcuni elementi cambiano, questo permette di ridurre la potenza di calcolo della Gpu.
Semplificare lo sviluppo di Gui
Il passaggio all'interfaccia grafica rappresenta un ostacolo per molti sviluppatori e project manager. La conoscenza pregressa è resa obsoleta e il lavoro deve essere fatto su sistemi di programmazione grafica complessa. Questo rappresenta una nuova sfida per i fornitori di semiconduttori. La spesa associata allo sviluppo software di un'applicazione cresce all'aumentare della complessità dei semiconduttori e rappresenta una significativa porzione dei costi complessivi. Per lo sviluppo di semiconduttori ciò crea il bisogno di offrire pacchetti software aggiuntivi che si estendano oltre la portata layer del guidatore, riducendo tempi e costi coinvolti nello sviluppo dell'applicazione. Grazie a Feat (Fujitsu Embedded Solutions Austria) l'azienda ha maturato una solida esperienza in-house per soluzioni software di sviluppo e marketing integrato. Assieme allo sviluppo dei controllori, CGI Studio fornisce il primo strumento per interfacce grafiche utenti. Lo sviluppo parallelo di hardware e software ha assicurato che le interfacce fossero coordinate in maniera ottimale con le altre. Essendo un ambiente di sviluppo basato su Pc, CGI Studio è il mediatore tra i programmi di progettazione professionale e l'ambiente di sistema, che supporta la programmazione di un'interfaccia grafica user-friendly per applicazioni automotive. I modelli 3D pre-sviluppati esternamente possono essere trascinati e spostati sull'applicazione. La dinamica e l'animazione possono, in questo modo, essere facilmente programmate e testate sul Pc attraverso il scene composer integrato. Nella parte hardware il motore Canderra trasmette i comandi grafici richiesti dall'interfaccia e generati per supportare i layer software. La connessione ottimale alla Gpu si traduce in funzionalità disponibile e in potenza di calcolo utilizzate senza caricare la Cpu. CGI Studio fornisce, inoltre, un supporto totale alle Gpu integrate di tutte le aziende della gamma SoC, abbattendo i tempi di creazione e riducendo in maniera significativa i costi di sviluppo software.
Visuale a 360° all'interno dell'auto
Insieme alla Gui, le funzioni di assistenza all'interno dell'abitacolo giocano un ruolo sempre più importante. Le telecamere montate a lato del veicolo forniscono una visuale di punti ciechi migliorando la sicurezza. Il display semplice permette a ogni immagine di essere mostrata in maniera indipendente su un'area definita. Utilizzando il sistema 360° Wrap-Around Video Imaging Technology sviluppato dall'azienda, si può generata una visuale completa attraverso una processo sferico che coinvolge le immagini individuali disposte su geometria 3D. Basata sulla posizione dell'osservatore, l'intera area circostante del veicolo è mostrata in un'immagine in prospettiva e con angolo di visuale liberamente selezionabile in base alla varie necessità. La funzione di assistenza rende ancora più semplice per il guidatore mantenere il proprio orientamento, riconoscendo in maniera sicura gli ostacoli intorno al veicolo e valutando correttamente la propria posizione. È possibile visionare lo stato attuale di questa tecnologia attraverso il dimostratore sviluppato in collaborazione con Magneti Marelli. Questa applicazione si basa su “Emeral P” ideale per questa applicazione grazie ai quattro input camera.
