HMIs und M2M in der vernetzten Welt
SoMs als Grundlage für HMIs und Gateways
System-on-Modules (SoMs) bieten sich als Computing-Basis für industrietaugliche Display-HMIs und Gateways an, welche die Mensch-zu-Maschine- und die M2M-Interaktion umsetzen. Doch welche technischen Voraussetzungen und Eigenschaften müssen die SoMs dafür mitbringen?
In heutigen digitalen Umgebungen sind Human-Machine Interfaces (HMIs) und Gateways zu integralen Bestandteilen geworden, die die nahtlose Interaktion zwischen Menschen und komplexen Systemen ermöglichen. Die Rolle dieser Technologien bei der Verbesserung von Produktivität, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit lässt sich gar nicht hoch genug einschätzen, weil die Industrie immer stärker vernetzt ist. Von der Unterhaltungselektronik bis zu Automobilsystemen, von der Industrieautomatisierung bis zu medizinischen Geräten bieten HMIs eine intuitive Schnittstelle, die es Benutzern erleichtert, anspruchsvolle Systeme zu steuern und zu überwachen.
Gleichzeitig fungieren Gateways als Brücken zwischen verschiedenen Netzen, übersetzen Protokolle und vereinfachen die Kommunikation zwischen Geräten. Sie sind eine wesentliche Voraussetzung für das Edge-Computing, bei dem die Daten nahe an der Quelle verarbeitet werden, was die Latenzzeit verringert und eine Entscheidungsfindung in Echtzeit ermöglicht. Gemeinsam treiben HMIs und Gateways Innovationen in Bereichen wie intelligente Städte, intelligente Fabriken und Home-Automation voran.
SoM i.MX 93 als Grundlage für industrielle Gateways und HMI-Lösungen
Das SoM i.MX 93 (Bild 1) von iWave eignet sich als Lösung für den Aufbau industrietauglicher Gateways und HMI-Systeme. Es bietet eine leistungsstarke Kombination aus Rechenleistung, Energieeffizienz und integrierten Machine-Learning-Funktionen und ermöglicht zugleich das Edge-Processing für kritische Anwendungen. Damit ist es eine gute Wahl für Branchen, die Datenanalysen in Echtzeit, nahtlose Kommunikation und verbesserte User Experiences benötigen.
Warum der i.MX-93-Prozessor ideal für Gateways und HMI-Anwendungen ist
Erweiterte Verarbeitungsfunktionen mit integrierter KI/ML: Das Herzstück des i.MX 93 ist der Arm-Cortex-A55-Kern, der für seine Balance zwischen Leistung und Energieeffizienz bekannt ist. Diese skalierbare Prozessorarchitektur eignet sich für Edge-Anwendungen, die eine High-Speed-Datenverarbeitung bei minimalem Stromverbrauch erfordern, was sowohl für HMI- als auch für Gateway-Geräte von entscheidender Bedeutung ist.
Das Besondere am i.MX 93 ist seine integrierte microNPU (Neural Processing Unit), die Arm-Ethos-U65, die Machine-Learning-Fähigkeiten (ML) direkt an die Edge bringt. Das bedeutet, dass der i.MX-93-Prozessor KI-Aufgaben wie Bilderkennung, Verarbeitung natürlicher Sprache und vorausschauende Wartung durchführen kann, ohne dass eine cloud-basierte Verarbeitung erforderlich ist. Frameworks wie TensorFlow Lite und ONNX werden vollständig unterstützt und ermöglichen die nahtlose Entwicklung intelligenter Anwendungen.
Reichhaltige Multimedia- und Display-Schnittstellen: HMI-Anwendungen erfordern ein reichhaltiges Multimedia-Erlebnis. Der i.MX 93 unterstützt verschiedene hochauflösende Displays, darunter eine 4-Lane-MIPI-DSI-Schnittstelle für 1920 x 1080 Pixel Auflösung bei 60 Frames/s (1080p60) und 4-Lane-LVDS für 1280 x 720 Pixel Auflösung bei 60 Frames/s (720p60). Dies stellt eine reibungslose, qualitativ hochwertige Grafikausgabe sicher, wodurch sich der Prozessor für Displays in industriellen Bedienfeldern, medizinischen Geräten oder Armaturenbrettern in Fahrzeugen eignet.
Die integrierte 2D-Grafikbeschleunigungs-Engine verbessert die Benutzeroberfläche (UI), indem sie die Größenänderung, Drehung und Farbkonvertierung von Bildern ermöglicht. Das Ergebnis sind flüssig bedienbare, reaktionsfähige Benutzeroberflächen, die sowohl die Funktionalität als auch die Ästhetik von HMI-Systemen verbessern.
Umfassende Verbindungsoptionen: Gateways und HMI-Systeme benötigen robuste Kommunikationsschnittstellen, um Daten effizient zwischen verschiedenen Geräten und Netzwerken zu übertragen. Der i.MX-93-Prozessor ist mit mehreren Highspeed-Schnittstellen ausgestattet, unter anderem:
- zwei CAN-FD-Schnittstellen für Automobil- und Industrieanwendungen;
- zwei USB-2.0-Anschlüsse für Datenübertragung und Peripheriegeräteanbindung;
- Dual-Gigabit-Ethernet für Highspeed-Netzwerkkommunikation;
- mehrere SDIO-Schnittstellen für Speicherung und Datenübertragung.
Diese Kombination von Schnittstellen macht den i.MX 93 zu einer vielseitigen Wahl für Gateway-Lösungen, die mehrere Protokolle und High-Speed-Datenübertragung in Echtzeit unterstützen müssen.
Integrierte Sicherheit mit »EdgeLock«-Secure-Enclave: Sicherheit hat bei vernetzten Geräten oberste Priorität, besonders in Industrie- und IoT-Umgebungen, wo Verstöße schwerwiegende Folgen haben können. Der i.MX-93-Prozessor adressiert dieses Problem mit dem EdgeLock-Secure-Enclave, einem umfassenden Sicherheits-Subsystem, das Funktionen wie diese ermöglicht:
- Sicheres Booten, um sicherzustellen, dass nur vertrauenswürdige Software ausgeführt wird;
- Kryptographische Dienste für die sichere Datenübertragung;
- Schlüsselverwaltung für den Schutz sensibler Zugangsdaten;
- Laufzeitbescheinigung für die Echtzeitüberwachung der Systemintegrität.
Dieses integrierte Sicherheits-Framework macht den i.MX 93 zu einer guten Wahl für Gateways, die sensible Daten verwalten oder in risikoreichen Umgebungen arbeiten.
SoM i.MX 93: Skalierbarkeit und Modularität für Entwickler
Das SoM i.MX 93 von iWave wurde mit Blick auf Modularität und Skalierbarkeit entwickelt und bietet eine robuste Plattform für verschiedene industrielle Anwendungen, von Gateways bis zu HMI-Systemen.
Flexible Formfaktoren: Das SoM i.MX 93 ist in einer Vielzahl von Formfaktoren erhältlich, darunter SMARC, SODIMM und der neueste OSM-Standard (Bild 1). Jeder Formfaktor wurde entwickelt, um spezifische Anforderungen von Anwendungen zu erfüllen, sei es eine kompakte Größe für platzbeschränkte Geräte oder eine erweiterte Vernetzung für komplexere Systeme. Dank dieser Flexibilität können Produktentwickler den für ihre Anforderungen am besten geeigneten Formfaktor auswählen und so die Komplexität des Designs verringern und die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen.
- Drahtlose Vernetzung für das IoT: Drahtlose Vernetzung ist ein Muss für moderne HMI- und Gateway-Systeme, und das SoM i.MX 93 von iWave unterstützt die neuesten drahtlosen Technologien, einschließlich Wi-Fi 6 und Bluetooth 5.2. Diese drahtlosen Optionen ermöglichen eine nahtlose Kommunikation in IoT-Netzwerken und erleichtern so die Integration von Geräten und die Schaffung vollständig vernetzter Systeme.
- Zuverlässigkeit und Langlebigkeit auf Industrieniveau: Das SoM i.MX 93 ist für industrielle Anwendungen entwickelt und unterstützt einen erweiterten Temperaturbereich, so dass es sich für raue Umgebungen wie Fabrikhallen oder Außeninstallationen eignet. Das Langlebigkeitsprogramm von iWave gewährleistet eine Produktverfügbarkeit von bis zu 15 Jahren, was eine langfristige Unterstützung von Projekten und den Schutz von Investitionen ermöglicht.
- Umfassende Software-Unterstützung: iWave bietet eine robuste Linux-BSP-Unterstützung für das SoM i.MX 93, um eine reibungslose und effiziente Software-Entwicklung sicherzustellen. Mit regelmäßigen Kernel-Updates, Sicherheits-Patches und Treiber-Support sorgt iWave dafür, dass die Systeme aktuell und sicher bleiben. Für spezielle Anforderungen bietet iWave auch Unterstützung bei der Treiberintegration und Software-Anpassung, was die Entwicklungszeit weiter verkürzt.
Mehrschichtiger Ansatz für den Systementwurf: von der Hardware bis zur HMI
Das SoM i.MX 93 verfügt über eine Multi-Layer-Architektur, die alle kritischen Komponenten von HMI- und Gateway-Systemen unterstützt:
- Hardware-Schicht: Der Prozessor i.MX 93 und die High-Speed-Schnittstellen bilden das Leistungsrückgrat und sorgen für eine zuverlässige Datenverarbeitung und Echtzeitkommunikation.
- OS-Schicht: Das SoM unterstützt Linux und Echtzeitbetriebssysteme (RTOS), und vereinfacht die effiziente Entwicklung und Integration von HMI- und Gateway-Funktionen.
- Middleware-Schicht: Erweiterte Medienverarbeitungs-Funktionen sorgen für einen reibungslosen Betrieb mit optimierter Grafikverwaltung für HMI-Systeme.
- HMI-Schicht: Mit der Unterstützung KI-gesteuerter Interaktionen, hochauflösenden Display-Schnittstellen und Multimedia-Verarbeitung verbessert das SoM das Benutzererlebnis und die Echtzeitsteuerung, sowohl in HMI- als auch in Gateway-Systemen.
Fazit
Das SoM i.MX 93 von iWave ist eine leistungsstarke und vielseitige Plattform für den Aufbau von Next-Generation-HMI- und Gateway-Lösungen. Mit seinen aktuellen Verarbeitungsfunktionen, robusten Sicherheitsmerkmalen, umfangreichen Vernetzungsoptionen und der Unterstützung von Machine-Learning eignet sich das SoM i.MX 93, um die Anforderungen vieler industrieller Anwendungen zu erfüllen. Ob bei der Entwicklung von Smart-Factory-Lösungen, Automobilsystemen oder medizinischen Geräten – das SoM i.MX 93 bietet die Leistung, Skalierbarkeit und Langlebigkeit, die für den Erfolg in der vernetzten Welt von heute erforderlich sind.
Lesen Sie mehr zum Thema
