為顯示器和相機(jī)相關(guān)工業(yè)HMI選擇合適的MPU

?自從標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)由燈、表盤和手動開關(guān)組成的面板以來，HMI已經(jīng)有了顯著的發(fā)展。隨著這種演變，需要具有高級顯示和/或相機(jī)功能的HMI，包括2D/3D成像和圖像識別，其中許多涉及HD(高清)要求。

圖1

　　.許多HMI現(xiàn)在涉及相機(jī)，圖像和視頻技術(shù)，例如概述的高性能系統(tǒng)。通過選擇MPU可以支持必要的功能。圖片提供 瑞薩

　　實(shí)現(xiàn)高性能、可靠性和高效性，同時(shí)沿著上市時(shí)間，對于此類應(yīng)用在此類市場中保持競爭力至關(guān)重要。因此，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)HMI的工程師可能會考慮使用嵌入式MPU來處理顯示和相機(jī)相關(guān)功能。

　　在本文中，通過瑞薩的示例，了解MPU如何使常見的HMI應(yīng)用受益。

　　HMI應(yīng)用

　　有幾個(gè)應(yīng)用和行業(yè)依賴HMI提供高分辨率圖像和相機(jī)功能：

　　商業(yè)：家庭安全，門鈴系統(tǒng)，多功能打印機(jī)，樓宇自動化控制面板，白色商品

　　業(yè)務(wù)：數(shù)字標(biāo)牌，KIOSK/POS終端，商業(yè)顯示器，條形碼掃描儀，認(rèn)證入口系統(tǒng)，辦公設(shè)備，手寫識別

　　所屬行業(yè)：工業(yè)標(biāo)牌、數(shù)控設(shè)備、手持終端、測量儀器、檢驗(yàn)儀器、診斷面板、工業(yè)面板

　　醫(yī)療：醫(yī)療顯示器、病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

　　使用MPU解決方案可以顯著增強(qiáng)這些應(yīng)用。例如，選擇具有快速、強(qiáng)大的中央處理器(CPU)的MPU可以加快安全產(chǎn)品、患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、工業(yè)面板和KIOSK/POS終端的圖像和/或視頻處理，更不用說標(biāo)牌和數(shù)字顯示器了。nbsp;

　　增強(qiáng)的圖像處理能力的另一個(gè)示例包括專用圖像處理和圖形處理單元(GPU)的使用，進(jìn)一步提高檢查設(shè)備、條形碼掃描儀、認(rèn)證控制面板、家庭安全和多功能打印機(jī)的性能和速度。

　　為HMI選擇嵌入式MPU解決方案

　　在為HMI選擇嵌入式MPU解決方案時(shí)，應(yīng)首先考慮某些關(guān)鍵特性：

　　CPU性能、處理速度和內(nèi)存

　　專用圖像處理軟件

　　可靠性

　　安全功能

　　長期軟件支持

　　開發(fā)工具包的可用性

　　CPU注意事項(xiàng)

　　在尋找嵌入式MPU解決方案時(shí)，CPU性能至關(guān)重要，內(nèi)存和處理速度也在視頻分辨率和2D/3D功能等因素中發(fā)揮重要作用。nbsp;

　　基于ARM的CPU是一種常見的選擇，可以是單核或雙核。ARM Cortex—A CPU因其性能和低功耗而非常適合HMI。例如，一些64位Cortex—A CPU提供高達(dá)1.2GHz的速度。

　　選擇合適的處理器應(yīng)在性能和圖像處理速度之間取得平衡。雖然雙核CPU更快，因?yàn)樗鼈冊试S更多處理器同時(shí)運(yùn)行，但它們并不總是正確的選擇。如果軟件不支持多核技術(shù)，雙核選項(xiàng)將不會增加速度或處理優(yōu)勢。nbsp;

　　圖2顯示了一個(gè)MPU和支持軟件的示例。

　　圖2

　　. RZ/G2 L MPU的框圖。圖片來源：Courtesy of 瑞薩

　　圖像處理軟件

　　專用的圖像處理軟件，如視頻編解碼器，視頻引擎和圖形引擎，也很重要。它可以處理圖形并處理壓縮/解壓縮(即，H.264和H.265)，而不對通用軟件施加負(fù)載。該圖像處理軟件可以包括高級HMI功能的特定功能，例如3D圖形和高分辨率視頻。nbsp;

　　可靠性糾錯(cuò)碼

　　可靠性對于任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用尤其重要，包括內(nèi)置內(nèi)部和外部存儲器糾錯(cuò)碼(ECC)等功能。ECC在數(shù)據(jù)傳輸中起著重要的作用，因?yàn)榧词鼓承┪槐诲e(cuò)誤地翻轉(zhuǎn)，ECC也允許消息重新創(chuàng)建。

　　基于硬件的安全

　　關(guān)鍵的安全功能包括安全靴子、調(diào)試以及Arm CPU的Arm TrustZone。Arm TrustZone是專門為嵌入式硬件創(chuàng)建的，在同一個(gè)核心上同時(shí)運(yùn)行安全的操作系統(tǒng)(操作系統(tǒng))和不太安全的操作系統(tǒng)，以提高安全性。nbsp;

　　長期支持基礎(chǔ)設(shè)施

　　在一些HMI應(yīng)用中，工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備制造商由于設(shè)備的使用壽命而期望長期的軟件支持。這種類型的長期支持在一些MPU中提供(例如，Renesas RZ/G系列)通過民用基礎(chǔ)設(shè)施平臺(CIP)與超長期支持(SLTS)驗(yàn)證的Linux軟件包。nbsp;

　圖3

　　. RZ/G2參考板的框圖概述，突出顯示CIP SLTS內(nèi)核。圖片提供禮貌 瑞薩

　　CIP是工業(yè)級軟件的開源基礎(chǔ)層，專為基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的長期管理而設(shè)計(jì)。特別是SLTS Linux內(nèi)核，確保了10年以上的支持。

　　瑞薩RZ/A和RZ/G系列工業(yè)HMI

　　瑞薩RZ產(chǎn)品系列的64位和32位ARM MPU包括兩個(gè)系列，可用于工業(yè)HMI：RZ/A和RZ/G系列。nbsp;

　　RZ/G2L、RZ/G2LC和RZ/A1H適用于與顯示器相關(guān)的HMI應(yīng)用，而RZ/A2M則推薦用于與攝像頭相關(guān)的HMI應(yīng)用。nbsp;

　　RZ/A2 M嵌入了DRP(動態(tài)可重構(gòu)處理器)技術(shù)，通過嵌入式人工智能加速圖像處理，適用于物體識別應(yīng)用。

　　除了Cortex-A CPU和可用內(nèi)存外，這兩個(gè)MPU產(chǎn)品線還提供專用圖像處理軟件、可靠性、安全功能和長期軟件支持，如前所述，在為HMI應(yīng)用選擇MPU時(shí)，這些都是重要的考慮因素。