基于Qt for MCUs的工業(yè)HMI解決方案

近年來(lái)，隨著(zhù)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)應用于生產(chǎn)和操作中，HMI（Human-Machine Interface，人機界面）作為工業(yè)自動(dòng)化系統的一個(gè)重要組成部分，負責實(shí)現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。

現代工業(yè)對工業(yè)HMI的需求也隨著(zhù)數字化和智能化的快速發(fā)展在不斷演進(jìn)。用戶(hù)對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的解決方案，還希望能夠通過(guò)直觀(guān)、快速的操作方式來(lái)高效地操作設備和系統。因此，工業(yè)HMI系統需要具備更高的性能、更好的可視化效果和更豐富的用戶(hù)交互方式。

傳統的工業(yè)HMI解決方案通?；趯?zhuān)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困難，開(kāi)發(fā)過(guò)程復雜且時(shí)間長(cháng)，而且無(wú)法跨平臺使用，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(guān)，用戶(hù)體驗較差，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、可移植性更強、用戶(hù)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，也符合了現代工業(yè)需求的發(fā)展趨勢。這也為工業(yè)的數字化轉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板以及系統控制板，是集顯示和工業(yè)控制為一體的HMI解決方案，應用領(lǐng)域涵蓋智能儀表、家電洗衣機，醫療監護儀等實(shí)際使用場(chǎng)景。風(fēng)算的工業(yè)HMI解決方案由工業(yè)HMI驅動(dòng)板、LCD顯示屏組成，軟件則依托于優(yōu)化Qt for MCUs實(shí)現。

■ HMI驅動(dòng)板：圍繞GD32H759系列MCU為核心設計的工業(yè)HMI驅動(dòng)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)級高可靠性和穩定性的要求。GD32H759系列MCU可以廣泛用于互聯(lián)和高級應用，特別是在工業(yè)控制、消費和手持設備、嵌入式模塊、人機界面、安全報警系統、儲能系統、圖形顯示、音頻播放器、汽車(chē)導航、無(wú)人機、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高級定時(shí)器

■標準和高級通信接口: 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(zhuān)為微控制器（MCUs）和入門(mén)級MPU處理器設計的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)框架。它基于流行的開(kāi)源跨平臺GUI框架Qt，并針對資源受限的嵌入式系統進(jìn)行了優(yōu)化。Qt for MCUs提供了一套豐富的圖形用戶(hù)界面（GUI）開(kāi)發(fā)工具和庫，旨在簡(jiǎn)化和加速嵌入式設備的GUI應用程序開(kāi)發(fā)。

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

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

■ 提供了強大的圖形渲染引擎和事件處理機制，可以實(shí)現平滑動(dòng)畫(huà)效果和響應式的用戶(hù)界面

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

基于GD32H759的Qt實(shí)現

使用Qt的設計工具Qt Designer，創(chuàng )建工業(yè)HMI的用戶(hù)界面。添加按鈕、文本框、圖形元素等，以滿(mǎn)足應用程序需求。要與工業(yè)設備、傳感器或其他系統通信，Qt已經(jīng)提供了網(wǎng)口、串口等通信庫來(lái)實(shí)現數據的傳輸和接收，只需要通過(guò)與UI元素的交互來(lái)實(shí)現數據采集、處理和顯示等功能。在GD32H759驅動(dòng)板上進(jìn)行HMI的編譯和調試。確保界面響應迅速，數據準確顯示，并確保它能夠在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。

主要規格參數

      方案展示

△ HMI驅動(dòng)板

△ Qt for MCUs效果展示圖

△ HMI LCD顯示屏