适用于高性能、低功耗嵌入式应用的工业HMI方案

【导读】工业HMI（人机交互界面）作为用户与机器之间的沟通平台，具有转换信息、系统控制、人机交流等功能，助力完成工业控制中各种辅助智能操作。随着工业4.0的快速推进，人机交互应用的覆盖面也越来越广泛。为满足企业对工业HMI高清化、集成化与智能化的交互需求，可利用MCU实现其基本功能并兼具成本效益。此外，还可进行简单编程、处理输入数据等智能化操作。快包分析师针对工业HMI的应用需求推荐STM32MP157嵌入式工业级Linux图形处理HMI核心板/开发板和基于极海APM32F407工业HMI应用方案，以供参考。

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据QYResearch调研团队最新报告“全球人机界面(HMI)市场报告2023-2029”显示，预计2029年全球触摸屏人机界面(HMI)市场规模将达到35.4亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为8.9%。如此强劲的扩张趋势充分反映了以下因素的影响：

1.创新技术的推动：随着技术如触控荧幕、语音识别等的不断进步，HMI解决方案在效率上和易用性上都有了显著提升。

2.工业自动化需求的增加：全球制造业对于自动化和数据整合的需求持续上升，这直接推动了对高效HMI解决方案的需求。

3.智能制造与工业物联网（IIOT）的发展：智能制造和工业物联网的兴起为进阶HMI系统提供了广阔的应用前景，特别是在提供深入数据分析和加强系统控制方面。

两大优势让HMI成为自动化领域的主角

在工业自动化领域中，HMI（人机界面）凭借两大优势（操作便利性/数据可视化），长期以来被视为不可或缺的关键角色。操作直觉性来自HMI提供了一个直观且互动的平台，使操作者能够有效的与自动化系统进行沟通和控制。这种界面不仅能够实时监控生产过程，还包括快速调整机器设定和对异常状况的敏捷反馈。举例而言，在机械加工中，操作者可透过HMI迅速调整CNC机床的切削参数，以及对应不同的材料或设计要求。

而在数据可视化能力上，HMI透过即时监控并将生产过程的重要数据图像化，可视化，让操作者能够快速做出决策，从而提升作业效率和系统可靠性，这种能力在生产线的即时追踪中尤为显著，如监控产品组装速度和质量检查结果，帮助操作者及时发现并解决设备故障或品质问题，保障生产流程的高效与连续性。

方案一：STM32MP157嵌入式工业级Linux图形处理HMI核心板/开发板

STM32MP157是一款由STMicroelectronics推出的32位ARM Cortex-A7 + Cortex-M4微处理器，专为需要高性能和低功耗的嵌入式应用而设计。

STM32MP157嵌入式工业级Linux图形处理HMI核心板/开发板，支持多种应用场景的HMI2.0应用,多媒体，智能家电，卫生医疗，公共服务等系统;专为优化高性能解决方案开发设计，广泛应用于生活的各种智能场景。

优势特点

（1）高性能：双Cortex®-A7 内核 650 MHz·Cortex®-M4 内核 209 MHz主频；

（2）性能保障：多核微处理器系列具有计算和图形处理能力；

（3）工业级：支持-40~+85°C运行环境，适应严苛工业场景；

（4）资源丰富：硬件接口丰富,软件资料充足；

（5）高品质高性价比：选用大牌物料,高品质低价格,性价比突出；

（6）产品生命周期长：产品生命周期长达10年。

方案二：基于极海APM32F407工业HMI应用方案

为增强用户与工业控制设备之间的交互体验，极海推出APM32F407 HMI应用方案，主控采用APM32F407高性能MCU、8080接口、LCD液晶显示屏以及I2C接口触摸屏，可灵活、便捷、高效地满足设备信息参数显示与控制参数设置等实际应用需求。

APM32F407 HMI方案实现框图

APM32F407 HMI应用方案各功能模块作用

（1）文件读取模块：SDIO端口连接SD卡，读取存储素材图片文件和字库字符文件；

（2）LCD显示模块：SMC端口连接8080LCD液晶屏，用于图像显示；

（3）触摸屏模块：I2C 接口连接电容触摸屏，用于读取触摸坐标数据；

（4）通信模块：USART、CAN、Ethernet用于和控制系统通信，获取显示数据参数；

（5）应用UI模块：应用软件读取SDIO素材，并根据应用需求以及数据参数，将相关信息显示在液晶屏上，并根据触摸屏进行界面切换等。

性能优势

（1）32位Arm® Cortex®-M4F内核，工作主频168MHz，支持DSP指令，Flash 512KB/1MB，SRAM 192+4KB；

（2）可外接SPI、8080/8086接口LCD液晶屏，可以点亮800*480的分辨率屏；

（3）集成U(S)ART*6、CAN*2、Ethernet等多种通信方式满足各类交互需求；

（4）便捷的素材更新方式：素材通过读卡器即可更新到SD卡；

（5）简洁的图形应用接口：专用图片显示和字库显示函数接口。

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