Apporter une nouvelle dimension à l'implémentation d'une IHM sans recourir à de nombreuses ressources

Le lancement de l'iPhone, il y a un peu plus de dix ans, a radicalement changé certains éléments clés de notre quotidien. Ces téléphones révolutionnaires ont eu un rôle essentiel à jouer dans la façon dont nous interagissons de façon immédiate avec les technologies, particulièrement via l'utilisation de solutions tactiles. Même si les écrans tactiles existaient depuis déjà de nombreuses années avant cela, c'est bien ce produit (et ceux d'autres fabricants qui ont rapidement suivi) qui a finalement connu un succès planétaire. Ils ont désormais révolutionné le fonctionnement de l'ensemble de notre société et il nous serait difficile de nous en passer.

Les interfaces homme-machine (IHM) conventionnelles, qui reposaient principalement sur des commutateurs, des molettes et des boutons mécaniques, avec un affichage LED à 7 segments ou une unité d'affichage à matrice de caractère, ont été remplacées par des écrans TFT/LCD pleine couleur regorgeant de fonctionnalités audio, vidéo, d'animation et, bien évidemment, tactiles. Tandis que les vitesses de traitement ont suivi le rythme dans l'espace dédié au processeur d'application, les microcontrôleurs qui effectuent la plupart de leurs tâches fastidieuses dans les appareils électroniques ordinaires n'ont simplement pas constaté d'augmentation significative de leur capacité de traitement.

Aujourd'hui, la plupart des microcontrôleurs sont alimentés par l'incontournable cœur 8051 ou un cœur Arm® Cortex®-M et sont principalement conçus pour les tâches de contrôle et de détection. Ils ne sont pas dotés de processeurs graphiques (GPU) comme leurs cousins processeurs d'application plus coûteux et plus puissants. C'est là que le fossé se creuse, car comme les utilisateurs s'habituent à avoir de bonnes interactions tactiles, ils s'attendent désormais à la même sensation tactile et à la même réactivité de la part d'autres équipements (qu'ils soient de nature commerciale, médicale ou industrielle) que celle que leur offre leur smartphone. Toutefois, les microcontrôleurs ne peuvent pas fournir les mêmes niveaux d'expérience utilisateur. Ils ont besoin d'aide.

Si le microcontrôleur système est chargé de s'occuper de l'IHM, alors une partie de sa puissance de traitement doit être détournée de sa tâche principale. Cela affectera alors les performances générales. De plus, comme les écrans doivent être actualisés et avoir un rendu pixel par pixel, une mémoire vidéo est nécessaire, ainsi qu'une mémoire Flash importante pour enregistrer toutes les données graphiques. L'inclusion de ces composants prend de la place et s'ajoute au budget dédié à l'alimentation, tout en augmentant les coûts de nomenclature.

Par le biais de son approche innovante orientée objet, la série primée de circuits intégrés EVE (Embedded Video Engine) de Bridgetek a été spécialement conçue pour combler l'écart technologique apparu au sein du secteur des IHM. Chacun de ces dispositifs est doté d'un puissant processeur graphique, d'un processeur de commande d'affichage, d'un décodeur JPEG, d'un contrôleur LCD, d'un processeur audio et d'un processeur tactile. Lorsqu'une puce EVE est associée à un microcontrôleur standard, quel qu'il soit, l'expérience de l'utilisateur du système peut se transformer pour se rapprocher de celle d'un smartphone dernier cri.

La puce EVE est capable de simplifier les systèmes IHM en gérant l'ensemble des images et du contenu audio requis sous la forme de plusieurs objets avec des caractéristiques prédéfinies (cercles, carrés, bips, etc.). Cela signifie qu'au lieu de devoir accéder à tous les détails des graphiques ou des sons qui seront compris dans l'IHM, un identifiant est affecté à chaque élément. Cela réduit considérablement les transferts de données requis, permettant ainsi de moins solliciter le microcontrôleur et d'éliminer le recours à une mémoire vidéo ou à une large mémoire Flash. Lorsque des objets plus complexes sont nécessaires, comme des curseurs, des bascules et des jauges, ils sont tous disponibles dans une vaste bibliothèque préprogrammée.

Figure 1 : Exemples d'EVE dans l'électroménager et le commerce de détail (source de l'image : Bridgetek)

Les puces EVE série BT81X de troisième génération, avec leur fonction ASTC (compression de textures adaptative et flexible), présente d'excellentes capacités de rendu en mode immédiat et autonome. Elles peuvent accepter des résolutions d'affichage jusqu'à 1280 x 720 pixels et des dimensions de panneau jusqu'à 11 pouces de diagonale, et prendre en charge des écrans tactiles capacitifs avec une détection de jusqu'à cinq points de contact. Les puces EVE ont la capacité d'insuffler un nouvel élan au matériel électronique traditionnel en mettant considérablement à jour l'aspect de l'IHM. Parmi les nombreuses applications pouvant tirer parti de cette technologie figurent les unités de point de vente, l'électroménager, les tensiomètres, les wattmètres, les décodeurs, l'instrumentation scientifique, les commandes d'ascenseur, les systèmes de sécurité, les contrôles industriels, les équipements de navigation GPS, les moniteurs de fréquence cardiaque, les distributeurs automatiques et les systèmes de domotique. La Figure 1 montre des exemples dans lesquels une puce EVE (en liaison avec un microcontrôleur via une interface SPI) est implémentée dans : a) l'IHM d'un modèle de machine à laver de pointe et b) les étagères intelligentes d'un magasin de vin.

Le secteur automobile représente une autre énorme opportunité de déploiement d'IHM plus sophistiquée. Les puces EVE sont déjà en train de pénétrer largement le marché des modèles de véhicules électriques et des accessoires automobiles de rechange. Entre autres, les puces EVE peuvent être appliquées sur les groupes d'instruments des tableaux de bord, les consoles d'infodivertissement, les affichages des rétroviseurs latéraux et intérieurs, les projecteurs tête haute et les consoles de divertissement pour sièges arrière.

Il existe désormais une multitude d'affichages secondaires, auxiliaires à la console d'infodivertissement centrale, qui sont intégrés aux véhicules pour offrir aux passagers des trajets plus agréables et un plus haut niveau de personnalisation. Ils peuvent être utilisés à des fins de navigation, de divertissement multimédia et de connectivité. Dans ce contexte, la puce EVE, lorsqu'elle est utilisée en tant que moteur IHM, peut être associée à un microcontrôleur relativement économique pour remplacer les processeurs d'application et les sous-systèmes de mémoire Flash et DRAM coûteux. Il en résulte une solution simple et compacte, à un prix beaucoup plus compétitif.

Figure 2 : Une puce EVE appliquée à un groupe d'instruments automobile (source de l'image : Bridgetek)

La Figure 2 montre que la technologie EVE est déjà utilisée dans les groupes d'instruments automobiles et les tableaux de bord. Le fait d'avoir une implémentation basée sur un affichage plutôt que sur un processus mécanique se traduit par une conception bien plus souple. Le conducteur peut aisément passer d'une apparence moderne à rétro, en fonction de ses préférences personnelles. Il peut également passer d'un mode de conduite standard à un affichage en mode sport. La palette de couleurs peut être modifiée en fonction des goûts du conducteur également.

Figure 3 : Une puce EVE dans une application de charge de véhicule électrique (source de l'image : Bridgetek)

Il existe également d'importantes possibilités en matière de diagnostic du véhicule. La Figure 3 montre une puce EVE dans le tableau de bord d'un véhicule électrique. Ici, un microcontrôleur reçoit des données des calculateurs appropriés afin de permettre à la puce EVE de fournir les paramètres clés en temps réel (comme la vitesse du véhicule, la distance, la vitesse moteur, le niveau de charge de la batterie et la récupération d'énergie) à l'écran, et ce, d'une façon animée attrayante grâce à la fonction de lecture vidéo.

Figure 4 : Réglage d'un siège de voiture (source de l'image : Bridgetek)

La Figure 4 illustre une IHM de réglage de siège automobile. Ici, la puce EVE gère la représentation graphique, le rendu à l'écran et la saisie tactile de l'utilisateur. Il est possible de configurer des paramètres préférés, comme la position du siège, la position et la hauteur du dossier, etc. Ces configurations peuvent être enregistrées en tant que paramètres prédéfinis qui pourront ensuite être utilisés au besoin.

Pour aider les ingénieurs dans leurs projets EVE, la plateforme est prise en charge par une suite de développement complète. Elle comprend les outils ESD (EVE Screen Designer), ESE (EVE Screen Editor) et EAB (EVE Asset Builder). Fournissant le plus haut niveau d'abstraction, la solution ESD offre aux ingénieurs un flux de travail complet prenant en charge l'ensemble du cycle de développement EVE. Son utilisation du paradigme de programmation visuelle facilite la construction rapide de l'IHM. La solution ESE est une application IHM intuitive qui s'adresse aux utilisateurs EVE de niveau débutant/intermédiaire. Le but de cet outil est d'aider les utilisateurs à comprendre comment utiliser les commandes EVE. Les utilisateurs peuvent créer un écran statique simple en faisant glisser et en déposant des objets ou en saisissant les commandes EVE directement pour instancier des objets à l'écran. L'émulateur EVE intégré transmet l'effet des commandes d'affichage, exactement comme elles s'afficheraient sur l'écran choisi (en fonction de sa taille et de sa résolution). L'application EAB s'adresse aux utilisateurs qui souhaitent convertir toutes les ressources IHM (comme les images, les fichiers audio, les vidéos, les données de police, etc.) afin de les regrouper dans un format compatible EVE.

L'écosystème EVE (avec ses puces et sa chaîne d'outils de support) offre les moyens nécessaires à la création d'interfaces homme-machine animées, colorées et tactiles riches afin d'améliorer l'expérience utilisateur. De plus, ce processus ne nécessite pas la spécification d'un circuit intégré de processeur d'application coûteux. Le champ d'application de cette technologie est désormais reconnu dans un nombre grandissant de secteurs industriels, avec une prépondérance croissante dans le domaine automobile.