为显示器和相机相关工业HMI选择合适的MPU

​自从标准是一个由灯、表盘和手动开关组成的面板以来，HMI已经有了显著的发展。随着这种演变，需要具有高级显示和/或相机功能的HMI，包括2D/3D成像和图像识别，其中许多涉及HD(高清)要求。

图1

　　.许多HMI现在涉及相机，图像和视频技术，例如概述的高性能系统。通过选择MPU可以支持必要的功能。图片提供 瑞萨

　　实现高性能、可靠性和高效性，同时沿着上市时间，对于此类应用在此类市场中保持竞争力至关重要。因此，负责设计HMI的工程师可能会考虑使用嵌入式MPU来处理显示和相机相关功能。

　　在本文中，通过瑞萨的示例，了解MPU如何使常见的HMI应用受益。

　　HMI应用

　　有几个应用和行业依赖HMI提供高分辨率图像和相机功能：

　　商业：家庭安全，门铃系统，多功能打印机，楼宇自动化控制面板，白色商品

　　业务：数字标牌，KIOSK/POS终端，商业显示器，条形码扫描仪，认证入口系统，办公设备，手写识别

　　所属行业：工业标牌、数控设备、手持终端、测量仪器、检验仪器、诊断面板、工业面板

　　医疗：医疗显示器、病人监护系统

　　使用MPU解决方案可以显著增强这些应用。例如，选择具有快速、强大的中央处理器(CPU)的MPU可以加快安全产品、患者监护系统、工业面板和KIOSK/POS终端的图像和/或视频处理，更不用说标牌和数字显示器了。nbsp;

　　增强的图像处理能力的另一个示例包括专用图像处理和图形处理单元(GPU)的使用，进一步提高检查设备、条形码扫描仪、认证控制面板、家庭安全和多功能打印机的性能和速度。

　　为HMI选择嵌入式MPU解决方案

　　在为HMI选择嵌入式MPU解决方案时，应首先考虑某些关键特性：

　　CPU性能、处理速度和内存

　　专用图像处理软件

　　可靠性

　　安全功能

　　长期软件支持

　　开发工具包的可用性

　　CPU注意事项

　　在寻找嵌入式MPU解决方案时，CPU性能至关重要，内存和处理速度也在视频分辨率和2D/3D功能等因素中发挥重要作用。nbsp;

　　基于ARM的CPU是一种常见的选择，可以是单核或双核。ARM Cortex—A CPU因其性能和低功耗而非常适合HMI。例如，一些64位Cortex—A CPU提供高达1.2GHz的速度。

　　选择合适的处理器应在性能和图像处理速度之间取得平衡。虽然双核CPU更快，因为它们允许更多处理器同时运行，但它们并不总是正确的选择。如果软件不支持多核技术，双核选项将不会增加速度或处理优势。nbsp;

　　图2显示了一个MPU和支持软件的示例。

　　图2

　　. RZ/G2 L MPU的框图。图片来源：Courtesy of 瑞萨

　　图像处理软件

　　专用的图像处理软件，如视频编解码器，视频引擎和图形引擎，也很重要。它可以处理图形并处理压缩/解压缩(即，H.264和H.265)，而不对通用软件施加负载。该图像处理软件可以包括高级HMI功能的特定功能，例如3D图形和高分辨率视频。nbsp;

　　可靠性纠错码

　　可靠性对于任务关键型应用尤其重要，包括内置内部和外部存储器纠错码(ECC)等功能。ECC在数据传输中起着重要的作用，因为即使某些位被错误地翻转，ECC也允许消息重新创建。

　　基于硬件的安全

　　关键的安全功能包括安全靴子、调试以及Arm CPU的Arm TrustZone。Arm TrustZone是专门为嵌入式硬件创建的，在同一个核心上同时运行安全的操作系统(操作系统)和不太安全的操作系统，以提高安全性。nbsp;

　　长期支持基础设施

　　在一些HMI应用中，工业和基础设施设备制造商由于设备的使用寿命而期望长期的软件支持。这种类型的长期支持在一些MPU中提供(例如，Renesas RZ/G系列)通过民用基础设施平台(CIP)与超长期支持(SLTS)验证的Linux软件包。nbsp;

　图3

　　. RZ/G2参考板的框图概述，突出显示CIP SLTS内核。图片提供礼貌 瑞萨

　　CIP是工业级软件的开源基础层，专为基础设施系统的长期管理而设计。特别是SLTS Linux内核，确保了10年以上的支持。

　　瑞萨RZ/A和RZ/G系列工业HMI

　　瑞萨RZ产品系列的64位和32位ARM MPU包括两个系列，可用于工业HMI：RZ/A和RZ/G系列。nbsp;

　　RZ/G2L、RZ/G2LC和RZ/A1H适用于与显示器相关的HMI应用，而RZ/A2M则推荐用于与摄像头相关的HMI应用。nbsp;

　　RZ/A2 M嵌入了DRP(动态可重构处理器)技术，通过嵌入式人工智能加速图像处理，适用于物体识别应用。

　　除了Cortex-A CPU和可用内存外，这两个MPU产品线还提供专用图像处理软件、可靠性、安全功能和长期软件支持，如前所述，在为HMI应用选择MPU时，这些都是重要的考虑因素。