深度：盤(pán)點(diǎn)芯片商瓜分工業(yè)機器人的“吃相”

　　晶片商與工業(yè)電腦廠(chǎng)正大舉搶攻機器手臂與機器視覺(jué)運算應用商機。工業(yè)型機器人應用前景看好，連帶讓機器人內部控制元件的行情跟著(zhù)看俏，包括MCU、DSP、FPGA、工控平臺等解決方案供應商亦正大舉獻計，期許能順著(zhù)工業(yè)智慧自動(dòng)化的潮流，大發(fā)工業(yè)機器人財。

　　工業(yè)型機器人需求掘起，可望帶動(dòng)龐

　　晶片商與工業(yè)電腦廠(chǎng)正大舉搶攻機器手臂與機器視覺(jué)運算應用商機。工業(yè)型機器人應用前景看好，連帶讓機器人內部控制元件的行情跟著(zhù)看俏，包括MCU、DSP、FPGA、工控平臺等解決方案供應商亦正大舉獻計，期許能順著(zhù)工業(yè)智慧自動(dòng)化的潮流，大發(fā)工業(yè)機器人財。

　　工業(yè)型機器人需求掘起，可望帶動(dòng)龐大市場(chǎng)商機。工業(yè)型機器人的核心能力在于智慧感測以及運動(dòng)控制(Motion Control);而目前最普遍的工業(yè)型機器人樣態(tài)即是模仿人類(lèi)手臂的機器手臂。

　　機器手臂已開(kāi)始在智慧工廠(chǎng)的產(chǎn)線(xiàn)上發(fā)揮重要功能，成為智慧製造中不可或缺的要角。機器手臂可取代人工進(jìn)行焊接、涂裝及裝配等流程，達到更經(jīng)濟、快速和準確完成標準的常規作業(yè);而隨著(zhù)機器手臂日益受到重視，在機器手臂馬達控制中擔當重任的微控制器(MCU)，亦可望跟著(zhù)受惠。

　　機器手臂馬達控制需求增　MCU業(yè)者迎利多

　　意法半導體(ST)大中華暨南亞區產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理楊正廉表示，由于工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)上單一具機器人或是機器手臂，通常涉及多種運作機制，彼此雖各司其職但也要互相協(xié)調，因此內建于機器人中的控制器或處理器更是身負重任，可望搭上此波工業(yè)自動(dòng)化風(fēng)潮的順風(fēng)車(chē)快速成長(cháng)。

　　楊正廉進(jìn)一步指出，在多種控制器或處理器中，又以MCU的市場(chǎng)前景最為可期。他解釋?zhuān)m然MCU的處理效能比不上微處理器(MPU)、數位訊號處理器(DSP)或是現場(chǎng)可編程閘陣列(FPGA)等元件，不過(guò)由于目前智慧工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)上的機器人多以機器手臂為主，高精度、大型且完全擬真人的機器人還不普遍，而機器手臂注重的是馬達控制效能，因此已在馬達控制領(lǐng)域占有一席之地的MCU業(yè)者將最直接受惠。

　　據了解，機器人系統的自由度(Degrees of Freedom, DOF)高低取決于移動(dòng)關(guān)節數目，關(guān)節數愈多，自由度越高，位移精準度也愈出色，然所須使用的馬達數量就相對較多;換言之，愈精密的工業(yè)型機器人，其內建的馬達數量愈多，也意味著(zhù)控制器或處理器的數量將相應增加。

　　因此楊正廉表示，工業(yè)型機器人市場(chǎng)需求愈旺，對MCU業(yè)者來(lái)說(shuō)商機也愈大;以單支機器手臂為例，其內建的控制器平均約有八成為MCU，剩下的才是MPU等高效能處理器。

　　為滿(mǎn)足機器人馬達控制應用，MCU業(yè)者除須提供易開(kāi)發(fā)的嵌入式平臺、設計工具及通用軟體外，更要建立好MCU周邊完善的通訊環(huán)境，亦即MCU須能處理各種工業(yè)通訊協(xié)議，包括控制區域網(wǎng)路匯流排(CAN BUS)、通用序列匯流排(USB)、序列周邊介面匯流排(SPI)、乙太網(wǎng)路、無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)等基本通訊。

　　另一方面，MCU運算效能亦須與時(shí)俱進(jìn)。楊正廉指出，目前MCU的平均效能約介于80?100DMIPS之間，高階MCU則上看200DMIPS，而為了助力工業(yè)型機器人的控制效能、精準度不斷提升，未來(lái)MCU業(yè)者的首要開(kāi)發(fā)目標是將效能提升至300?400DMIPS，同時(shí)持續優(yōu)化周邊元件的性能，如將類(lèi)比數位轉換器(ADC)從主流的12位元逐漸汰換成16位元;此外，也要戮力改善MCU對周邊開(kāi)發(fā)環(huán)境的IP支援。

　　值得注意的是，瞄準機器手臂馬達控制應用，DSP也開(kāi)始導入Cortex-M4核心。繼MCU廠(chǎng)大舉採用安謀國際(ARM)Cortex-M4核心后，亞德諾(ADI)與飛思卡爾(Freescale)等晶片業(yè)者，也競相推出基于Cortex-M4核心的DSP解決方案，期利用ARM核心完整生態(tài)系統，加速馬達系統開(kāi)發(fā)商產(chǎn)品設計即上市時(shí)程，大舉搶攻馬達控制應用商機。

　　借力Cortex核心　DSP商搶攻馬達控制商機

　　亞德諾臺灣區DSP/MCU產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理郭兆桁表示，隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化逐漸往智慧自動(dòng)化發(fā)展，產(chǎn)線(xiàn)上對于高效能且智慧化運作的機器人需求日益迫切，因此該公司決定採用Cortex-M4核心開(kāi)發(fā)新的DSP方案，以實(shí)現更高精準度的馬達控制，滿(mǎn)足機器人智動(dòng)化應用。

　　郭兆桁進(jìn)一步指出，過(guò)去馬達控制大多是MCU業(yè)者的天下，然而隨著(zhù)以Cortex-M4架構開(kāi)發(fā)的DSP方案問(wèn)世，DSP將可擺脫高成本及限于高階影像運算應用的框架，跨足高階馬達控制市場(chǎng)，與MCU互爭地盤(pán)。

　　郭兆桁提到，選用Cortex-M4架構開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的主要因素，是考量到ARM生態(tài)系統完整性。他解釋?zhuān)^(guò)去DSP廠(chǎng)大多是以自行開(kāi)發(fā)的核心架構為基礎;然而，若要跨足MCU應用大本營(yíng)，也就是馬達控制市場(chǎng)，則須選用軟體架構、開(kāi)發(fā)平臺都較為完整，且元件相容性較高的ARM架構，較易吸引機器人馬達控制系統開(kāi)發(fā)商的青睞。

　　據了解，亞德諾的混合訊號處理器--ADSP-CM40x，即搭載一顆240MHz Cortex-M4處理器核心，且為業(yè)界首款嵌入雙通道16位元ADC的DSP。郭兆桁強調，亞德諾分別採用65奈米與0.25微米製程生產(chǎn)DSP處理器核心與ADC，使每個(gè)元件的效能得以發(fā)揮到極大值，并借力SINC濾波器，使其可直接採用分流電阻式電流檢測系統架構中的隔離式Σ-Δ型調變器，因此可大幅提升馬達控制效率。

　　飛思卡爾(Freescale)微控制器高級系統工程師施長(cháng)浩進(jìn)一步指出，事實(shí)上，不論嵌入式處理器效能多麼強大，單顆的MCU或DSP方案都已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)型領(lǐng)域的客戶(hù)，目前的趨勢是應用處理器(AP)和MCU協(xié)同工作，或是MCU整合DSP的方案，以此提供智慧自動(dòng)化所需要的運算效能、人機介面應用和各種即時(shí)運算。因此飛思卡爾系選擇擴展ARM架構嵌入式處理器產(chǎn)品線(xiàn)，在各平臺全面導入ARM核心，搶攻馬達控制、人機介面、機器視覺(jué)等工業(yè)型機器人商機。

　　目前，飛思卡爾開(kāi)發(fā)的ARM產(chǎn)品線(xiàn)，包含從最低階的Kinetis MCU(基于Cortex-M0+/M4核心)，到鎖定即時(shí)運算和人機介面應用的Vybrid處理器(基于Cortex-A5+M4核心)，直到同時(shí)整合繪圖處理器(GPU)、影像處理器(IPU)，可替代獨立DSP與加速處理器(APU)，且滿(mǎn)足機器視覺(jué)(Machine Vision)運算需求的高階i.MX應用處理器(基于Cortex-A9核心)，可為開(kāi)發(fā)商提供一站式解決方案。

　　在馬達控制方面，飛思卡爾則推出Kinetis E系列、V系列以及DSC系列產(chǎn)品，全面涵蓋各類(lèi)馬達控制應用。

　　除了嵌入式處理器廠(chǎng)商之外，FPGA廠(chǎng)也將大啖機器手臂馬達控制商機。FPGA業(yè)者正積極挾高效能、高靈活性與擴展性的產(chǎn)品優(yōu)勢，搶攻機器手臂多軸化引發(fā)的馬達控制商機，助力機器手臂達到完全擬人的效果，并降低生產(chǎn)成本及提高作業(yè)效率。

　　挾高效能優(yōu)勢　FPGA滿(mǎn)足機器手臂多軸化設計

　　賽靈思(Xilinx)亞太區Zynq業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理羅霖表示，因應工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)精密化，目前生產(chǎn)線(xiàn)上的機器手臂有朝向多軸化發(fā)展的趨勢，這是為了讓機器手臂能完全替代人類(lèi)手臂，以執行多種精密、複雜的擬人動(dòng)作，如此一來(lái)還可將過(guò)去須要透過(guò)多道不同運動(dòng)控制類(lèi)型的機器手臂產(chǎn)線(xiàn)轉為合併成單一產(chǎn)線(xiàn)，降低生產(chǎn)成本及提高工廠(chǎng)作業(yè)效率。 為了迎合機器手臂的多軸化發(fā)展趨勢，機器手臂內建的馬達數量及軸數都必須增加，當其中一個(gè)馬達軸旋轉到特定角度時(shí)，與其同處一個(gè)連動(dòng)系統的馬達軸也須旋轉至相應的正確角度，且不同系統之間的搭配協(xié)調也至關(guān)重要;因此羅霖指出，相較于只能在單一節點(diǎn)上運作的MCU，FPGA的擴展性及運作效能將更能應付設計日趨複雜的多軸馬達運算需求。

　　羅霖進(jìn)一步分析，FPGA在同一機器手臂內，針對低、中、高階內部系統皆能提供開(kāi)發(fā)商一致的擴展性和靈活性;如開(kāi)發(fā)商可選擇在各個(gè)分散式控制的小型節點(diǎn)中都內建FPGA，也可選擇在大型節點(diǎn)中置入效能更為強大的FPGA系統單晶片(SoC)，以單一顆FPGA SoC就能完成機器手臂整體的多軸馬達控制。 以馬達控制的核心--電流環(huán)為例，若以低階的DSP來(lái)做為馬達控制核心，則系統平均約須200微秒(μs)來(lái)啟動(dòng)電流環(huán)運作;不過(guò)若是透過(guò)FPGA則僅須耗時(shí)約50微秒，可大幅降低馬達反應時(shí)間及提高運作速度。羅霖強調，透過(guò)FPGA控制可將電流環(huán)的驅動(dòng)反應時(shí)間縮短，加快系統運作速度，此將更有利于多軸馬達的操作。

　　另一方面，目前工控領(lǐng)域各種標準及協(xié)定百家爭鳴，且仍持續汰換升級，因此一般的特定應用積體電路(ASIC)及特定應用標準產(chǎn)品(ASSP)將難以提供系統商靈活的開(kāi)發(fā)平臺;反之，FPGA則能為系統開(kāi)發(fā)商提供高彈性、高擴展性的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

　　值得注意的是，近來(lái)FPGA元件商積極發(fā)展的FPGA SoC產(chǎn)品，也在工控領(lǐng)域大有斬獲。由于工業(yè)領(lǐng)域具有垂直封閉的特色，各種協(xié)定、軟體支援常?；ゲ幌嗳?，此時(shí)，單純的硬體整合方案，如FPGA SoC，對于工業(yè)領(lǐng)域的系統開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)反而極具優(yōu)勢。因此，賽靈思也將其打造的All Programmable Zynq-7000 SoC視為進(jìn)軍工業(yè)智慧自動(dòng)化領(lǐng)域的重要武器。

　　賽靈思日前更于2014年嵌入式電子與工業(yè)電腦應用展(Embedded World 2014)中，為其FPGA SoC下一代產(chǎn)品線(xiàn)--Zynq UltraScale MPSoC，發(fā)布新一代採用臺積電16奈米鰭式場(chǎng)效電晶體(FinFET)製程的UltraScale多元處理(Multi-Processing, MP)架構。

　　據了解，賽靈思All Programmable MPSoC架構可為處理器提供32到64位元的擴充能力，并可支援虛擬化應用，結合軟硬體引擎進(jìn)行即時(shí)控制和圖像/影像處理、波形與封包處理、新一代的一致性互聯(lián)和記憶體、高階電源管理，以及可提供多層防護、安全性和可靠度的加強技術(shù)。

　　羅霖補充，具備強大平行運算功能的FPGA，不只能應付多軸機器手臂的需求，亦能實(shí)現機器視覺(jué)系統高彈性的靈活配置。

　　另一方面，為了不讓FPGA廠(chǎng)商通吃機器視覺(jué)應用大餅，DSP廠(chǎng)商亦正設法提高元件的設計彈性。

　　DSP結合PRU　機器視覺(jué)系統擴充性大增

　　由于工業(yè)控制環(huán)境須支援多種複雜的通訊協(xié)議，因此為了讓機器視覺(jué)系統可彈性擴充，以支援不同類(lèi)型的通訊介面，德州儀器(TI)研發(fā)出可編程即時(shí)元件(Programmable Real-time Unit, PRU)整合數位訊號處理器DSP的新方案，藉此建立完善的可編程環(huán)境，提高機器視覺(jué)系統的設計靈活性。

　　德州儀器半導體行銷(xiāo)應用協(xié)理暨資深科技委員會(huì )委員鄭曜庭表示，瞄準機器視覺(jué)運算商機，各類(lèi)嵌入式處理器供應商正積極展開(kāi)布局;而在各種嵌入式處理器中，又以?xún)冉―SP的SoC方案，最適合用來(lái)設計機器視覺(jué)系統。

　　鄭曜庭進(jìn)一步分析，以MCU為例，雖然安謀國際Cortex-M4架構已經(jīng)內建浮點(diǎn)運算單元(FPU)，不過(guò)Cortex-M4 MCU仍只能實(shí)現低階影像訊號處理，如指紋辨識影像分析，因此并不適用于要求高精準度影像運算的工業(yè)控制領(lǐng)域;而以傳統x86架構開(kāi)發(fā)而成的工業(yè)電腦(Industrial PC, IPC)平臺，雖然開(kāi)發(fā)環(huán)境、生態(tài)系統、軟硬體支援等都較為成熟，但x86 IPC對于機器視覺(jué)運算系統而言，功耗及成本負擔始終是個(gè)疑慮。相較而言，DSP在性能及成本考量上都較為適宜，不論是單顆DSP，抑或是內嵌多核心DSP及中央處理器(CPU)的SoC方案，皆適于用來(lái)設計機器視覺(jué)的主、次系統。

　　除看重影像訊號分析及處理效能外，嵌入式處理器亦須盡可能支援各種工業(yè)用通訊介面。鄭曜庭指出，智慧型嵌入式系統最主要的構成要件有「3C」，也就是運算(Computing)、連結(Connectivity)和云端(Cloud)，三者缺一不可;而有鑑于工控領(lǐng)域須應付多種工規等級的複雜通訊協(xié)定，如EtherCAT、EtherNet/IP、CC-Link IE、MECHATROLINK、Modbus TCP、PROFINET或是PowerLink等，因此通訊連結的支援更是機器視覺(jué)系統的重要開(kāi)發(fā)挑戰。

　　為了避免因同時(shí)支援所有通訊周邊，導致DSP元件尺寸過(guò)大、功耗及成本過(guò)高，DSP廠(chǎng)商通常會(huì )選擇開(kāi)發(fā)支援不同通訊介面的多種組合方案;不過(guò)，如此一來(lái)，機器視覺(jué)系統的開(kāi)發(fā)彈性也就相應受限，許多系統開(kāi)發(fā)商也因而轉用設計彈性較高的FPGA方案。

　　有鑑于此，德州儀器便在DSP SoC中，加入PRU區塊，用以補足處理器未能提供的通訊輸入/輸出(I/O)接腳。鄭曜庭指出，PRU的高彈性有助于開(kāi)發(fā)人員在終端產(chǎn)品中整合更多的通訊介面，更重要的是，整合PRU的DSP能提高系統開(kāi)發(fā)商的設計彈性，讓DSP在通訊介面的支援上得以媲美FPGA方案。

　　據了解，為了應付低階到高階的機器視覺(jué)系統設計，德州儀器在整合DSP的SoC產(chǎn)品線(xiàn)上亦多方布局，如在KeyStone系列中，其單一SoC上最多可整合八顆DSP以及二顆PRU，外加四個(gè)ARM架構的CPU，用以滿(mǎn)足高階機器視覺(jué)運算，并提供高擴展性的編程環(huán)境。

　　鄭曜庭認為，目前在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)上，除了應用較為成熟的機器手臂之外，影像的分析、運算與處理也漸漸成為工廠(chǎng)智慧自動(dòng)化應用中不可或缺的要素，包括自動(dòng)光學(xué)檢測(Automatic Optical Inspection, AOI)、嵌入式機器視覺(jué)等系統皆深具應用潛力，尤其是機器視覺(jué)運算未來(lái)將可大幅簡(jiǎn)化生產(chǎn)線(xiàn)上的工作流程。

　　以印刷電路板(PCB)的表面黏著(zhù)技術(shù)(Surface Mount Technology, SMT)為例，目前採用此技術(shù)的生產(chǎn)線(xiàn)，其運作方式大多系藉由機器手臂來(lái)取代透過(guò)人力進(jìn)行通孔安裝的傳統方式;亦即，機器手臂可直接將電子零件黏貼在PCB表面，再經(jīng)由自動(dòng)光學(xué)檢測系統掃描、分析、檢測半成品，最后透過(guò)可編程邏輯控制器(PLC)設計的產(chǎn)線(xiàn)分流機制，揀選不合格之產(chǎn)品，藉由上述重重機制把關(guān)產(chǎn)線(xiàn)良率;不過(guò)，若在產(chǎn)線(xiàn)上加入機器視覺(jué)運算功能，將可大幅簡(jiǎn)化產(chǎn)線(xiàn)運作流程設計，讓整條產(chǎn)線(xiàn)更加簡(jiǎn)單、智慧化。

　　值得注意的是，在智慧自動(dòng)化應用中，運動(dòng)控制、機器視覺(jué)的整合是未來(lái)重要的發(fā)展趨勢，因此機器人需要功能更為全面的強大控制中樞，看準此應用前景，工業(yè)電腦大廠(chǎng)亦正挾其高效能的工控平臺搶攻此波商機。

　　運動(dòng)控制整合視覺(jué)運算成趨勢　IPC大廠(chǎng)爭搶機器人商機

　　凌華科技量測與自動(dòng)化產(chǎn)品事業(yè)處I/O平臺產(chǎn)品中心協(xié)理張晃華表示，雖然目前工業(yè)型機器人的樣態(tài)仍以單純的機器手臂為主，但在高階精密的工業(yè)領(lǐng)域中，機器人將朝向全人形演進(jìn)，并將同時(shí)整合多種感知與控制能力，如機器視覺(jué)與運動(dòng)控制等，以執行更多樣且多工的任務(wù)。因此，未來(lái)機器人製造商在其所設計的機器人上同時(shí)開(kāi)發(fā)機器視覺(jué)系統與整合型機器手臂，將是未來(lái)主要的發(fā)展趨勢。

　　不過(guò)，若要讓機器人同時(shí)具備機器視覺(jué)與運動(dòng)控制功能，光靠低階的嵌入式處理器恐難滿(mǎn)足此需求。張晃華進(jìn)一步解釋?zhuān)瑔尉蜋C器視覺(jué)運算而言，內部的控制平臺須具備高密度的平行運算能力，一般ARM架構嵌入式處理器的運算能力，要應付機器視覺(jué)運算系統就已相當吃緊，遑論尚須同時(shí)進(jìn)行機器手臂運動(dòng)控制，因此機器人開(kāi)發(fā)商將傾向借重擴充彈性較大的工業(yè)電腦平臺來(lái)達到此目標。

　　張晃華提到，x86架構的工業(yè)電腦、嵌入式無(wú)風(fēng)扇電腦與可擴充式無(wú)風(fēng)扇電腦，無(wú)論在穩定性及效能方面都深受工業(yè)領(lǐng)域的客戶(hù)肯定，這些優(yōu)勢對于工作條件嚴苛的環(huán)境(高溫、雜塵多等)來(lái)說(shuō)尤其至關(guān)重要;而工業(yè)電腦亦可隨著(zhù)生產(chǎn)線(xiàn)需求，自由擴充各種運動(dòng)控制、視覺(jué)運算控制卡(Control Card)。

　　看準工業(yè)型機器人應用前景，工業(yè)電腦大廠(chǎng)亦正爭相競逐此商機，如凌華推出的智慧型電腦應用平臺(Application Ready Intelligent Platform, ARIP)，以及研華的「MVP (Motion, Vision, Platform)」平臺即是為此應運而生，期為智動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)商，提供各種整合運動(dòng)控制與機器視覺(jué)運算的應用。

　　除提供硬體支援之外，工業(yè)電腦大廠(chǎng)亦開(kāi)始專(zhuān)為智動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)編寫(xiě)應用軟體，如凌華為其ARIP平臺添加了中介軟體、應用程式介面(API)等附加資源，力求能最大幅度縮短機器人智動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)的設計時(shí)程。

　　設置完智動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)之后，仍須有人負責產(chǎn)線(xiàn)及工業(yè)型機器人的操作與控制，因此流暢的人機介面(Human Machine Interface, HMI)已成為工廠(chǎng)智慧自動(dòng)化系統開(kāi)發(fā)商的著(zhù)力重點(diǎn)。有鑑于此，萊迪思(Lattice)近來(lái)即將人機介面解決方案視為該公司于工業(yè)應用領(lǐng)域中的重點(diǎn)布局方向，期能在競爭激烈的工控FPGA市場(chǎng)奪得一席之地。

　　瞄準工業(yè)智動(dòng)化商機　萊迪思強攻人機介面應用

　　萊迪思臺灣區總經(jīng)理李泰成表示，在各種自動(dòng)化設備引進(jìn)工廠(chǎng)之后，仍須要有作業(yè)員來(lái)照顧、監視機臺運作，因此人機介面在工廠(chǎng)智慧自動(dòng)化應用中亦是另一重要課題;而隨著(zhù)電機電子技術(shù)的發(fā)達，工廠(chǎng)內的人機介面正不斷汰舊換新，如何設計出流暢的人機介面應用，更是工業(yè)智動(dòng)化系統開(kāi)發(fā)商角力的重點(diǎn)。

　　瞄準人機介面應用商機，萊迪思亦正卯足全力偕同系統商開(kāi)發(fā)相關(guān)解決方案。李泰成提到，不同于其他兩家FPGA大廠(chǎng)--賽靈思及Altera，以28/20奈米FPGA進(jìn)軍高階工業(yè)控制領(lǐng)域，萊迪思選擇將目標市場(chǎng)放在工控系統人機介面應用，并持續于40奈米製程中穩扎穩打。

　　李泰成進(jìn)一步分析，因應工業(yè)智慧自動(dòng)化風(fēng)潮興起，許多業(yè)者推出的自有產(chǎn)品往往會(huì )搭配自家的通訊協(xié)定，導致控制機臺主控端往往須支援多種通訊介面，才能與不同的系統完成溝通，不同的應用又須擴充各自的輸入/輸出接腳;而相較于MCU或是MPU方案，FPGA與生俱來(lái)的可編程優(yōu)勢使其能支援多種工業(yè)通訊協(xié)定，也讓FPGA成為用來(lái)擴充人機介面通訊周邊的最佳方案。

　　據了解，萊迪思已于2014年德國紐倫堡舉辦的國際嵌入式電子與工業(yè)電腦應用展上展示一系列人機介面解決方案，如人機介面單晶片(HMI on Chip, HOI)，即是完全基于萊迪思FPGA的單晶片人機介面應用參考設計。

　　萊迪思策略行銷(xiāo)與業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Kambiz Khalilian表示，萊迪思HOI方案最大的好處是帶來(lái)了可擴展性、高階的圖像處理、快速的反應時(shí)間和人機介面設計的方便性;不同于基于MCU的解決方案，萊迪思的人機介面解決方案系基于編輯器(Editor-based)，所以即使沒(méi)有程式設計或作業(yè)系統操作專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗的工程師也能輕鬆上手。

　　至于目前工廠(chǎng)智慧自動(dòng)化人機介面的應用前景，李泰成指出，智慧工廠(chǎng)內的人機介面正從傳統的按鈕操作逐漸汰換為觸控螢幕;他也預計在未來(lái)幾年內，觸控操作將成為工業(yè)領(lǐng)域中人機介面應用的主流操控方式。

　　另一方面，除了操作方式的轉變外，智慧工廠(chǎng)內的人機介面系統亦正逐漸邁向與前端系統整合的潮流，如操控機臺與監控和資料擷取系統(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)的整合應用，能讓生產(chǎn)線(xiàn)上的所有動(dòng)態(tài)資料能即時(shí)回傳至資料庫，可應用于生產(chǎn)力分析、故障檢測/診斷，以及生產(chǎn)流程之優(yōu)化;而人機介面系統與生產(chǎn)執行系統(MES)或企業(yè)資源管理系統(ERP)的整合，則能讓工廠(chǎng)內的運作與企業(yè)內部資訊流通更為即時(shí)、無(wú)縫接軌。

　　顯而易見(jiàn)，隨著(zhù)工業(yè)智慧自動(dòng)化風(fēng)潮興盛，亦將帶動(dòng)工業(yè)型機器人的商機蓬勃發(fā)展，晶片商、系統廠(chǎng)之間的角力大戰亦將全面引爆，無(wú)論是機器手臂、機器視覺(jué)，抑或是人機介面應用，各個(gè)嵌入式處理器、FPGA、IPC廠(chǎng)商皆期盼能順勢搭上工業(yè)型機器人的順風(fēng)車(chē)，在工業(yè)智慧自動(dòng)化領(lǐng)域奪得一席之地。