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Le terme « écran intelligent » peut désigner des solutions aux capacités très variées. En fonction de leur architecture, elles peuvent offrir une intelligence au niveau de l’interface utilisateur, une intelligence au niveau des applications ou une intelligence de calcul, y compris des fonctions d’IA locales. Qu’est-ce qui distingue ces trois niveaux, et dans quelles circonstances faut-il recourir à chacun d’entre eux ?
Il n’existe pas de définition technique unique et précise du terme « écran intelligent ». Ce terme peut désigner un module équipé d’un contrôleur graphique, tel que ceux de la gamme EVE, une dalle dotée de son propre microcontrôleur et d’un environnement de développement d’interface graphique, ou encore une plateforme IHM complète intégrant un processeur d’application, un système d’exploitation et une NPU.
Les différences entre ces catégories ne se limitent pas aux performances. Elles concernent également l’architecture du système, le mode de développement de l’interface utilisateur graphique, la répartition des tâches entre le module IHM et l’unité hôte, ainsi que l’éventail des fonctions exécutées localement. Avant de choisir une solution, il est donc important de déterminer le type d’intelligence dont l’application a réellement besoin.
Que signifie « Display Intelligence » ?
Au sens traditionnel des systèmes embarqués, un écran intelligent est un module qui ne se contente pas de présenter une image toute faite. Un contrôleur supplémentaire, généralement situé sur un circuit imprimé distinct, associé à une mémoire intégrée, à des fonctions graphiques et à la prise en charge d’une dalle tactile, permet au module de prendre en charge certaines des tâches normalement gérées par le microcontrôleur principal. Dans ce contexte, l’« intelligence » désigne avant tout la capacité à exécuter de manière autonome certaines fonctions d’interface homme-machine. Le module peut générer des boutons, des indicateurs et des graphiques, afficher des animations, traiter les entrées tactiles, stocker des ressources graphiques et, dans certains cas, exécuter une logique d’affichage simple.
Aujourd’hui, cependant, le terme « intelligent » est de plus en plus associé à l’intelligence artificielle. Les utilisateurs peuvent donc s’attendre à ce qu’un appareil analyse les images filmées, classe les événements, détecte des anomalies spécifiques ou effectue d’autres tâches à l’aide de modèles d’apprentissage automatique.
Il est donc utile de distinguer trois niveaux d’intelligence d’affichage. Le premier est l’intelligence de l’interface utilisateur, qui couvre la génération graphique et la gestion des widgets, des entrées tactiles et du son. Le deuxième est l’intelligence applicative, qui comprend une interface graphique utilisateur (GUI) intégrée, les transitions d’écran, la gestion des événements et des variables, ainsi que la communication avec l’appareil hôte. Le troisième est l’intelligence de calcul, associée au traitement local des données, des images ou du son, y compris l’inférence de modèles d’IA.
Cette distinction permet de clarifier la terminologie et de distinguer, par exemple, les écrans dotés de contrôleurs graphiques des écrans IHM équipés d’une NPU. Cependant, les frontières entre ces catégories ne sont pas toujours bien définies. Les fabricants utilisent leurs propres architectures, outils de développement et modèles de programmation, ce qui signifie que les produits qualifiés d’« écrans intelligents » peuvent offrir des niveaux d’autonomie très différents.
Modules LCD-TFT standard – Afficher une image sans la créer
Le point de départ est un écran LCD-TFT standard. Il comprend la matrice d’affichage, un contrôleur TFT intégré, des circuits d’alimentation, un rétroéclairage et, dans certains cas, des composants électroniques supplémentaires. Il peut également être équipé d’une dalle tactile résistive ou capacitive.
Un tel écran ne génère pas l’interface utilisateur de manière autonome. Il affiche une image fournie par l’unité hôte via une interface telle que RGB, LVDS, MIPI ou eDP. Le microcontrôleur ou l’ordinateur génère les graphismes, stocke les ressources graphiques, traite les entrées tactiles et gère les transitions à l’écran. En fonction de la résolution et de la complexité de l’interface, cela peut nécessiter un processeur suffisamment puissant, une mémoire adéquate et des circuits électroniques supplémentaires.
Cela ne signifie pas pour autant qu’un écran LCD-TFT standard constitue une solution de second choix. Il peut s’agir du meilleur choix lorsque le fabricant souhaite conserver un contrôle total sur le logiciel, la conception de l’interface et l’architecture globale du système. Cette approche est souvent utilisée dans les projets à grand volume, car le coût de développement de l’électronique et des logiciels peut être réparti sur un grand nombre d’appareils, tandis que l’optimisation de la conception contribue à réduire le coût unitaire. Elle offre une grande liberté de conception, mais confère également au fabricant de l’appareil la responsabilité du développement de la couche IHM.
Modules équipés d’un contrôleur graphique – Intelligence de l’interface utilisateur
Le groupe suivant est constitué de modules équipés d’un contrôleur graphique dédié. La gamme EVE de Bridgetek, qui comprend notamment le modèle BT817, illustre bien cette architecture.
EVE intègre des fonctions de génération graphique et de commande tactile, et prend également en charge la lecture audio. Le microcontrôleur principal n’a pas besoin de générer l’intégralité de l’écran ni de transmettre une image complète image par image. Il envoie plutôt des commandes décrivant chaque élément de l’interface. À partir de ces commandes, le contrôleur génère des boutons, des curseurs, des indicateurs, du texte et des animations, ce qui réduit à la fois la charge pesant sur l’unité hôte et le volume de données transmises. Le microcontrôleur peut ainsi se charger du contrôle des processus, du fonctionnement des capteurs et de la communication avec les autres appareils du système. Ce type d’architecture est particulièrement adapté à des applications telles que les panneaux de commande de machines.
Ce niveau d’autonomie peut être qualifié d’« intelligence de l’interface utilisateur ». Le module gère la couche IHM, mais ne prend pas en charge la logique applicative ni le traitement local de l’IA.
Modules dotés d’un environnement graphique autonome – Application Intelligence
Le niveau suivant comprend des modules dotés de leur propre microcontrôleur, de leur propre mémoire et d’un environnement permettant de développer et d’exécuter l’interface utilisateur.
Contrairement aux solutions décrites ci-dessus, la mémoire du module peut contenir un projet d’interface complet, comprenant les écrans, les boutons, les graphiques, les variables et les relations entre les différents éléments. Le contrôleur principal se charge principalement d’envoyer des données et des commandes, telles que la température, les résultats de mesure, l’état des alarmes ou les informations relatives au mode de fonctionnement. Le module affiche ensuite les valeurs dans les champs appropriés, actualise les graphiques, modifie l’état des icônes et gère les transitions entre les écrans.
L’un des principaux avantages de cette catégorie de produits réside dans la manière dont l’interface graphique est développée. Les fabricants fournissent des outils graphiques permettant de glisser-déposer des éléments d’interface à l’écran. Les objets sont sélectionnés individuellement dans une bibliothèque, après quoi leur apparence et leurs fonctionnalités peuvent être configurées. Cela permet de créer une interface de base sans avoir à programmer manuellement chaque objet. Dans les projets plus simples, une part importante du travail peut donc être prise en charge par un concepteur de matériel, sans intervention permanente d’un programmeur. Un soutien en matière de programmation reste nécessaire pour l’intégration des communications, la logique complexe et les fonctions non standard, mais le niveau d’implication requis peut être moindre. Cette architecture facilite également le développement et la modification de l’interface indépendamment du logiciel principal de l’appareil.
Le modèle WL0F0007000A8GAADSK00 de 7 pouces de Winstar, issu de la gamme Smart Display, en est un exemple. Il ne s’agit pas d’un module LCD-TFT à cadre ouvert standard, mais d’un panneau IHM complet intégrant un microcontrôleur STM32F746, une dalle tactile capacitive, une communication CAN et un boîtier conforme à la norme IP54. Ces caractéristiques le rendent particulièrement adapté à de nombreuses applications industrielles dans lesquelles la résistance aux interférences et la protection contre la pénétration de poussière et d’eau sont essentielles. L’écran intelligent Winstar décrit ci-dessus est un exemple d’« intelligence d’application ». Il gère la couche IHM de manière autonome, mais ne fournit pas les fonctions typiques des plateformes d’IA et n’utilise pas de NPU.
Écrans IHM dotés de fonctions d’IA – Intelligence computationnelle
Un écran connecté ne peut être considéré comme « intelligent » au sens strictement lié à l’intelligence artificielle que si la plateforme intègre un processeur d’application et une NPU.
Le processeur NXP i.MX 8M Plus est notamment conçu pour ce type d’application. Il combine des cœurs Arm Cortex-A53, un cœur temps réel Cortex-M7, un processeur graphique, des fonctions de traitement multimédia et une NPU intégrée offrant des performances pouvant atteindre 2,3 TOPS. Il offre également des interfaces pour caméras et les ressources nécessaires à l’analyse locale des images. Grâce à ses capacités matérielles étendues, ce processeur est au cœur de nombreux modules prêts à l’emploi, notamment le SpaceSOM-8Mplus de SoMLabs. Ce module fournit les ressources nécessaires à l’exécution d’un système d’exploitation, d’applications IHM avancées, de fonctions multimédia et de fonctions d’IA locales. Il peut être utilisé avec la carte porteuse SpaceCB-8Mplus-ADV ou intégré à une électronique développée spécifiquement pour un appareil donné.
Dans la plupart des projets, cette base matérielle doit être complétée par un écran choisi de manière appropriée. Une option consiste à utiliser les modules LCD-TFT Lite, Core ou Pro d’Unisystem. Ils sont disponibles dans des tailles de 7, 10,1, 12,1 et 15,6 pouces, y compris des variantes avec écran tactile et verre de protection assemblés par collage optique. La répartition en gammes de produits reflète leurs applications prévues. La gamme Lite est conçue pour les appareils destinés à un usage intérieur dans des conditions stables, la gamme Core correspond à la norme industrielle, tandis que la gamme Pro est destinée aux appareils d’extérieur, y compris ceux fonctionnant dans des conditions environnementales exigeantes. Le choix de la variante appropriée permet d’adapter la partie visuelle de la plateforme à l’environnement d’exploitation, au mode d’interaction avec l’utilisateur et à la conception mécanique de l’appareil.
La collaboration étroite entre Unisystem et SoMLabs permet d’intégrer les technologies développées en Pologne au sein d’une plateforme IHM dotée de capacités d’intelligence artificielle. L’ensemble du système peut être adapté aux exigences d’une application spécifique, qu’il s’agisse des paramètres d’affichage, de la conception mécanique, de la couche informatique, du système d’exploitation ou des logiciels.
Dans cette configuration, l’écran s’intègre à une plateforme IHM complète capable de présenter des données, de prendre en charge l’interaction avec l’utilisateur, de communiquer avec d’autres systèmes et d’analyser des signaux localement à l’aide de l’IA. Ce niveau d’autonomie peut être qualifié d’« intelligence computationnelle ». La présence d’une NPU ne suffit toutefois pas à elle seule à créer une application d’IA complète. Un modèle adapté, des données, des logiciels ainsi que des mécanismes de mise à jour et de maintenance du système sont également nécessaires. La NPU accélère les calculs, mais n’est pas, à elle seule, la source de l’intelligence de l’appareil.
La présence d’une NPU ne suffit toutefois pas à elle seule à constituer une application d’IA complète. Il faut également disposer d’un modèle adapté, de données, d’un logiciel ainsi que de mécanismes permettant la mise à jour et la maintenance du système. La NPU accélère les calculs, mais elle n’est pas, à elle seule, la source de l’intelligence de l’appareil.
Intelligence de l’interface utilisateur, intelligence des applications et intelligence computationnelle
Le tableau ci-dessous résume les principales différences entre les différentes classes d’affichage, notamment les fonctions assurées par le module, le rôle de l’unité hôte et la capacité à exécuter des tâches d’IA en local.
| Classe de solution | Fonctions assurées par l’écran | Rôle de l’unité d’accueil | Fonctions d’IA locales |
| Module LCD-TFT standard | Affiche une image préparée par l’unité hôte | Génère les éléments graphiques et gère l’interface graphique, les commandes tactiles et la logique métier de l’application | Non |
| Module doté d’un contrôleur graphique (fonctionnalités d’interface utilisateur) | Génère des éléments graphiques et gère les interactions tactiles, les widgets et, dans certains cas, l’audio | Gère l’interface et assure le fonctionnement logique principal de l’appareil | Non |
| Module doté d’une interface graphique autonome (intelligence applicative) | Gère les écrans, les événements, les variables, les entrées tactiles et une partie de la logique de l’IHM | Transfère des données, des états et des commandes | En général, non |
| Plateforme IHM dotée de fonctions d’IA (intelligence computationnelle) | Gère l’interface graphique, le système d’exploitation, le multimédia et l’analyse locale des données, des images ou des fichiers audio | Cela dépend de l’architecture de l’appareil dans son ensemble | Oui |
Comment choisir le niveau adéquat d’intelligence d’affichage ?
Les solutions décrites ci-dessus offrent différents niveaux d’autonomie : de l’intelligence de l’interface utilisateur à l’intelligence applicative, en passant par l’intelligence de calcul. Le processus de sélection doit permettre de déterminer quelles tâches doivent être prises en charge par le module IHM et lesquelles doivent rester du ressort de l’unité hôte.
Parmi les facteurs les plus importants, on peut citer la complexité de l’interface graphique, les ressources matérielles disponibles, la méthode utilisée pour développer et mettre à jour l’interface, la nécessité d’un traitement local des données, les conditions d’exploitation, les exigences en matière de montage et le cycle de vie prévu du produit. Le meilleur choix n’est pas toujours la plateforme la plus avancée, mais celle qui répond véritablement aux exigences de l’application.
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