基于Qt for MCUs的工業(yè)HMI解決方案

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度不斷提高，許多工業(yè)企業(yè)都開始將自動化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)和操作中，HMI（Human-Machine Interface，人機界面）作為工業(yè)自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分，負(fù)責(zé)實現(xiàn)人與機器之間的信息交互和指令傳遞，對于提高生產(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HMI的期望越來越高，需要開放性、靈活性和可定制性更強的解決方案，還希望能夠通過直觀、快速的操作方式來高效地操作設(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有的硬件平臺和軟件工具，成本高且靈活性有限。技術(shù)限制也使得代碼維護(hù)困難，開發(fā)過程復(fù)雜且時間長，而且無法跨平臺使用，移植性差。此外，界面上使用簡單的文本和圖形，操作不直觀，用戶體驗較差，頻繁操作時影響工作效率。

基于上述不足，一個能夠具有更高效、可維護(hù)、可移植性更強、用戶體驗更好等優(yōu)勢的工業(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。這也為工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級提供了有力的支持。

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，醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀等實際使用場景。風(fēng)算的工業(yè)HMI解決方案由工業(yè)HMI驅(qū)動板、LCD顯示屏組成，軟件則依托于優(yōu)化Qt for MCUs實現(xiàn)。

■ HMI驅(qū)動板：圍繞GD32H759系列MCU為核心設(shè)計的工業(yè)HMI驅(qū)動板，充分利用GD32H759強大的核心資源，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制，符合工業(yè)級高可靠性和穩(wěn)定性的要求。GD32H759系列MCU可以廣泛用于互聯(lián)和高級應(yīng)用，特別是在工業(yè)控制、消費和手持設(shè)備、嵌入式模塊、人機界面、安全報警系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、圖形顯示、音頻播放器、汽車導(dǎo)航、無人機、loT等領(lǐng)域。

■ Arm Cortex-M7 600MHz主頻

■ Flash：3840KB

■ RAM：1024KB

■ 提供兩個14位4 MSPS ADC，一個12位5.3MSPS ADC，一個12位DAC，十二個通用的16位定時器，四個32位普通定時器，四個16位基本定時器，兩個16位PWM高級定時器

■標(biāo)準(zhǔn)和高級通信接口: 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是一款專為微控制器（MCUs）和入門級MPU處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)框架。它基于流行的開源跨平臺GUI框架Qt，并針對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）開發(fā)工具和庫，旨在簡化和加速嵌入式設(shè)備的GUI應(yīng)用程序開發(fā)。

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

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

■ 提供了強大的圖形渲染引擎和事件處理機制，可以實現(xiàn)平滑動畫效果和響應(yīng)式的用戶界面

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

基于GD32H759的Qt實現(xiàn)

使用Qt的設(shè)計工具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、串口等通信庫來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，只需要通過與UI元素的交互來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和顯示等功能。在GD32H759驅(qū)動板上進(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)境中可靠運行。

主要規(guī)格參數(shù)

      方案展示

△ HMI驅(qū)動板

△ Qt for MCUs效果展示圖

△ HMI LCD顯示屏