基于Qt for MCUs的工業(yè)HMI解決方案

近年來(lái)，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不斷提高，許多工業(yè)企業(yè)都開(kāi)始將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)和操作中，HMI（Human-Machine Interface，人機(jī)界面）作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的信息交互和指令傳遞，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和操作便捷性起到了至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)代工業(yè)對(duì)工業(yè)HMI的需求也隨著數(shù)字化和智能化的快速發(fā)展在不斷演進(jìn)。用戶對(duì)HMI的期望越來(lái)越高，需要開(kāi)放性、靈活性和可定制性更強(qiáng)的解決方案，還希望能夠通過(guò)直觀、快速的操作方式來(lái)高效地操作設(shè)備和系統(tǒng)。因此，工業(yè)HMI系統(tǒng)需要具備更高的性能、更好的可視化效果和更豐富的用戶交互方式。

傳統(tǒng)的工業(yè)HMI解決方案通常基于專(zhuān)有的硬件平臺(tái)和軟件工具，成本高且靈活性有限。技術(shù)限制也使得代碼維護(hù)困難，開(kāi)發(fā)過(guò)程復(fù)雜且時(shí)間長(zhǎng)，而且無(wú)法跨平臺(tái)使用，移植性差。此外，界面上使用簡(jiǎn)單的文本和圖形，操作不直觀，用戶體驗(yàn)較差，頻繁操作時(shí)影響工作效率。

基于上述不足，一個(gè)能夠具有更高效、可維護(hù)、可移植性更強(qiáng)、用戶體驗(yàn)更好等優(yōu)勢(shì)的工業(yè)HMI解決方案是非常具有前景的，也符合了現(xiàn)代工業(yè)需求的發(fā)展趨勢(shì)。這也為工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)提供了有力的支持。

方案介紹

風(fēng)算WP工業(yè)HMI方案基于兆易創(chuàng)新推出的GD32H759系列超高性能MCU，搭載SDRAM、QSPI-FLASH、RGB-LCD接口，集成了LCD板以及系統(tǒng)控制板，是集顯示和工業(yè)控制為一體的HMI解決方案，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋智能儀表、家電洗衣機(jī)，醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀等實(shí)際使用場(chǎng)景。風(fēng)算的工業(yè)HMI解決方案由工業(yè)HMI驅(qū)動(dòng)板、LCD顯示屏組成，軟件則依托于優(yōu)化Qt for MCUs實(shí)現(xiàn)。

■ HMI驅(qū)動(dòng)板：圍繞GD32H759系列MCU為核心設(shè)計(jì)的工業(yè)HMI驅(qū)動(dòng)板，充分利用GD32H759強(qiáng)大的核心資源，提供2路CAN，1路I2C，1路以太網(wǎng)，配備了豐富的外圍接口。

系統(tǒng)框圖

GD32H759系列MCU

核心主控是基于GD32H759系列微控制器，該系列產(chǎn)品具備卓越的處理能效，豐富連接特性及多重安全機(jī)制，符合工業(yè)級(jí)高可靠性和穩(wěn)定性的要求。GD32H759系列MCU可以廣泛用于互聯(lián)和高級(jí)應(yīng)用，特別是在工業(yè)控制、消費(fèi)和手持設(shè)備、嵌入式模塊、人機(jī)界面、安全報(bào)警系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、圖形顯示、音頻播放器、汽車(chē)導(dǎo)航、無(wú)人機(jī)、loT等領(lǐng)域。

■ Arm Cortex-M7 600MHz主頻

■ Flash：3840KB

■ RAM：1024KB

■ 提供兩個(gè)14位4 MSPS ADC，一個(gè)12位5.3MSPS ADC，一個(gè)12位DAC，十二個(gè)通用的16位定時(shí)器，四個(gè)32位普通定時(shí)器，四個(gè)16位基本定時(shí)器，兩個(gè)16位PWM高級(jí)定時(shí)器

■標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)通信接口: I2Cx4，SPISx6，OSPISx2，USARTx4，UARTx4，I2Sx4，CANx3

■ 供電電壓：1.7V~3.6V

■ 工作溫度范圍：-40~+85°C

Qt for MCUs

Qt for MCUs是一款專(zhuān)為微控制器（MCUs）和入門(mén)級(jí)MPU處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)框架。它基于流行的開(kāi)源跨平臺(tái)GUI框架Qt，并針對(duì)資源受限的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。Qt for MCUs提供了一套豐富的圖形用戶界面（GUI）開(kāi)發(fā)工具和庫(kù)，旨在簡(jiǎn)化和加速嵌入式設(shè)備的GUI應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

■ 具有低內(nèi)存消耗和高性能的特點(diǎn)，可以在資源受限的環(huán)境下運(yùn)行

■ 提供了可視化設(shè)計(jì)工具和豐富的GUI控件庫(kù)，使開(kāi)發(fā)者可以輕松創(chuàng)建交互式和現(xiàn)代化的用戶界面

■ 提供了強(qiáng)大的圖形渲染引擎和事件處理機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)平滑動(dòng)畫(huà)效果和響應(yīng)式的用戶界面

■ 支持多語(yǔ)言和國(guó)際化，使開(kāi)發(fā)者能夠創(chuàng)建適應(yīng)不同地區(qū)和語(yǔ)言的應(yīng)用程序

基于GD32H759的Qt實(shí)現(xiàn)

使用Qt的設(shè)計(jì)工具Qt Designer，創(chuàng)建工業(yè)HMI的用戶界面。添加按鈕、文本框、圖形元素等，以滿足應(yīng)用程序需求。要與工業(yè)設(shè)備、傳感器或其他系統(tǒng)通信，Qt已經(jīng)提供了網(wǎng)口、串口等通信庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，只需要通過(guò)與UI元素的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和顯示等功能。在GD32H759驅(qū)動(dòng)板上進(jìn)行HMI的編譯和調(diào)試。確保界面響應(yīng)迅速，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確顯示，并確保它能夠在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。

主要規(guī)格參數(shù)

      方案展示

△ HMI驅(qū)動(dòng)板

△ Qt for MCUs效果展示圖

△ HMI LCD顯示屏