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Starke Embedded-Module für die nächste HMI-Entwicklungsstufe

30. Juni 2021, 13:00 Uhr   |  Alexandra Chromy

Starke Embedded-Module für die nächste HMI-Entwicklungsstufe
© TQ-Systems GmbH

Als Basis für leistungsfähige Human Machine Interfaces brauchen Entwickler CPU-Module mit einer geeigneten Kombination aus Rechenleistung und Schnittstellenvielfalt. Eine passende Lösung dafür liefert die neue Modul-Serie TQMaRZG2x von TQ, die auf Embedded-Prozessoren von Renesas beruht.

Human Machine Interfaces, kurz: HMI – das ist ein Begriff, der durch die rasante Digitalisierung in allen Branchen, Segmenten und Produkten fast überall auftaucht, sobald es um Bedienoberflächen und Visualisierung geht. Während die Verwendung von HMI bei Produkten, die Effizienz, Komfort und Flexibilität erfordern, unaufhaltsam auf dem Vormarsch ist, steigen gleichzeitig auch die Anforderungen an die HMI-Lösungen selbst. Höhere Auflösung, schnellere Datenverarbeitung und kürzere Reaktionszeiten - und das alles bei maximaler Zuverlässigkeit und Stabilität. Viele Geräte, die HMI nutzen, wie industrielle Automatisierungsgeräte oder POS-Systeme erfordern daher eine frühzeitige Einführung von Proof of Concept (POC) in der Produktentwicklung, um schnell und flexibel auf sich ändernde Marktanforderungen reagieren zu können. Um solche Produkte auf HMI-Basis umsetzen zu können, braucht es eine leistungsstarke Intelligenz in Form eines Embedded-Moduls, das den Prozessor optimal einsetzbar macht und sowohl für Low- als auch für High-End-Anwendungen die passende Performance ermöglicht sowie eine optimale Grafikunterstützung sicherstellt.

Mit der neuen CPU-Modul-Familie TQMaRZG2x setzt TQ erstmals auf Prozessoren von Renesas und sorgt dafür, dass sich diese Performance in Form eines Embedded-Moduls perfekt nutzen lässt, um selbst komplexeste Anwendungen und Herausforderungen im HMI-Bereich zu meistern.

Das TQMaRZG2x basiert auf einem RZ/G2 Prozessor (ARM Cortex A53/A57 Prozessor von Renesas) und ist in den drei CPU-Varianten erhältlich. Ihre 64-Bit Multicore-Architektur sorgt für eine schnellere und effizientere Verarbeitung der bis zu vier Cortex-A53- (bis zu 1,2Ghz) und bis zu vier Cortex-A57-Cores (bis zu 1,5GHz). Anwender können zusätzlich den Cortex R7 mit bis zu 800 MHz als Co-Prozessor nutzen, um die Haupt-Cores zu entlasten. Damit lassen sich Echtzeitanwendungen oder sicherheitskritische Schutzmechanismen sicherzustellen. Dies ist besonders im industriellen Umfeld wichtig, weil neben der intuitiven Bedienung die Sicherheit der Anlagenbediener im Vordergrund steht.

TQ-Systems GmbH
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Embedded-Module TQMaRZG2H und TQMaRZG2N/M

Ein integrierter Hochleistungs-Grafik-Controller unterstützt Anwendungen mit hohen Display-Anforderungen. Damit lassen sich Inhalte mit bis zu 4K-Auflösung und 3D-Grafiken auf mehreren Displays ausgeben. Das hilft vor allem bei der Visualisierung von Inhalten wie etwa hochauflösenden Röntgenbildern in HMI-Anwendungen in der Medizintechnik.  Wie bei allen Embedded-Modulen von TQ garantiert der volle Zugriff auf alle Signal-Pins zudem flexible Anwendungen und kosteneffiziente Projektentwicklung. Der leistungsfähige LPDDR4 ermöglicht einen Speicherausbau bis zu 8GB und unterstützt diesen zusätzlich. Des Weiteren verfügen die Module über einen eMMC-Speicher von bis zu 64GB. Für zusätzliche Datensicherheit sorgt der optionale Flash-Speicher QSPI-NOR mit bis zu 256MB. Damit ist das Modul prädestiniert für raue Umgebungen, beispielsweise bei der HMI eines Schweißroboters zur Eingabe von Parametern.

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HMI-Panel in der Industrie

HMI-Panels in der Industrie müssen über die Netzwerkanbindung die eingegebenen Parameter auf dem Eingabefeld schnell an die Maschine weitergeben. Das wird mit erforderlichen Highspeed-Schnittstellen erreicht: Hierzu zählen Gbit-Ethernet für schnelle Datenkommunikation im Netzwerk, USB 3.0 zur Anbindung von USB-Devices oder möglicher Massenspeicher sowie eine PCIe-Anbindung, über die sich WLAN und andere Funkstandards einbinden lassen, wie sie bei industrietauglichen Tablets zur industriellen Maschinensteuerung oder Prozessüberwachung zum Einsatz kommen. Die Ansteuerung industrietauglicher Sensoren ist über zwei CAN-Schnittstellen möglich. Hierbei lassen sich Übertragungsraten von bis zu 5 Mbit/s für CAN FD realisieren.

In Industrieanwendungen realisieren HMI-Schnittstellen neben der Steuerung an sich zunehmend mehrere Funktionen: So können über LVDS, RGB und HDMI Displayausgaben erfolgen. Es besteht damit die Möglichkeit, gleichzeitig drei Displays anzubinden.

Human Machine Interfaces sind allgegenwärtig, und die Anforderungen werden immer komplexer: Computer on Modules mit dem RZ/G2-Prozessor geben eine Antwort auf HMI-Anwendungen, indem Entwicklungszyklen verkürzt und die Integration in das Design beschleunigt werden – und das kosteneffizient und langfristig verfügbar. Das neue Embedded-Modul TQMaRZG2x von TQ bietet ein breites Anpassungsspektrum von Low- bis High-End-Applikationen in kommerziellen und industriellen HMI-Anwendungsfeldern. Die Modulfamilie markiert den ersten Meilenstein der Zusammenarbeit zwischen TQ und Renesas. Die TQ-Group weitet damit ihr Portfolio von Prozessor-Architekturen auf ARM-Basis weiter aus.

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