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22 Elektronik 24 2021 IndustrIe 4 0 II o t weniger spezifische Schnittstellen auf Eine CPUoder SPI-Schnittstelle wird meist nur bei kleinen Displays mit sehr geringer Auf lösung verwendet Bei größeren Displays kommt neben TTL bis zu einer Auflösung von 800 × 600 meist LVDS oder MIPI-DSI zum Einsatz Um zusätzliche externe Converter Bridge-Bausteine zur Anpassung an das gewünschte Display zu vermeiden sollten die genannten Schnittstellen bereits nativ unterstützt werden Neben der abgestimmten Integration von typischen Peripherieschnittstellen und der Grafikverarbeitung muss ein HMI-SoC auch ausreichend Prozessorleistung zur Verfügung stellen damit auch aufwendigere Steuerund Regelungsaufgaben verarbeitet und realisiert werden können Hierfür wird auf eine Multi-Core-Arm-CPU oder sogar eine Kombination aus Arm-CPUs und RISC-Prozessor zurückgegriffen Mit letzterer Kombination kann man nicht nur unterschiedliche Abläufe sauber voneinander trennen und eine besonders geschmeidige und reibungslose Grafikdarstellung erreichen sondern auch eine Realtime-Applikation realisieren Ein weiteres Integrationselement welches in den vergangenen Jahren vor allem im Bereich von Grafik-ICs immer häufiger zum Einsatz kommt ist embedded DDR-Speicher Ist der benötigte Speicher bereits im Anwendungs-SoC enthalten vereinfacht sich nicht nur das Design und das Layout sondern es werden auch weniger PCB-Lagen benötigt Damit trägt integrierter Speicher erheblich zur Kostenreduzierung des Gesamtsystems bei Bietet der gewählte Baustein auch noch Pin-Multiplexing mit dem die benötigten Schnittstellen weitgehend beliebigen Bausteinpins zugeordnet werden können vereinfacht das das Layout noch weiter und reduziert die benötigte PCB-Fläche Neue Grafik-IC-Familie IT986x Dass eine solche Wunschintegration in einem einfachen LQFP-Gehäuse mit 128 Pins durchaus möglich ist zeigt der Anbieter iTE mit seiner neuen IT986x-Familie Bild 1 die auch größere Displays bis zu einer Auflösung von 2160 × 1080 unterstützt Bild 2 zeigt die integrierten Funktionsblöcke des Bausteins Ein Schritt weiter als Grafik-Designsoftware Bei bisherigen intelligenten HMI-Einheiten wird eine Designsoftware mitgeliefert über die der Anwender eine moderne grafische Bedienoberfläche GUI erzeugen kann Bild 3 Das Erstellen von unterschiedlichen Oberflächen mit Bedienelementen Animationen Bildern und weiteren Elementen geschieht dabei über ein grafisches Werkzeug wobei der gesamte Code in C++ im Hintergrund automatisch erzeugt wird Der Ersteller der GUI benötigt hierbei keinerlei Softwarekenntnisse Die GUI-Erstellung ist jedoch nur ein Schritt in der Entwicklung einer Steuerung mit HMI Der gesamte Ablauf eines aktuellen Entwicklungsprozesses sieht wie folgt aus Zunächst wird vom Systemdesigner der gesamte Funktionsablauf erstellt und sowohl die jeweiligen Displayansichten Layers mit den zugehörigen Elementen wie Taster Regler Anzeigen etc als auch die benötigten Interaktionen Touchevents mit dem Bediener definiert Danach entwirft ein Grafikdesigner mithilfe der bereits erwähnten Designsoftware die GUI entsprechend der vorgegebenen Szenarien Im dritten Schritt schreibt ein Softwareentwickler den zugehörigen Programmiercode der den zu steuernden Prozess kontrolliert und mit der GUI interagiert Erst dann können die beiden letzten Schritte zusammengeführt und getestet werden Der Ablauf ist in Bild 4 als Flussdiagramm gezeigt Problematisch bei diesem traditionellen Entwurfsprozess ist dass man das Gesamtergebnis erst jetzt nachdem der Gesamtcode in die Hardware geladen wurde sehen und überprüfen kann Treten zu diesem Zeitpunkt Fehler auf oder entspricht das Ergebnis nicht dem gewünschten Funktionsumfang muss der gesamte Prozess immer wieder von Beginn an durchlaufen werden Bild 3 GUI-Designsoftware Bild Display Solutions Bild 4 Im klassischen Entwicklungsansatz für HMIs kann die korrekte Umsetzung des GUI erst geprüft werden wenn alle nötigen Funktionen in Programmiercode umgesetzt wurden Bild Display Solutions