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一般而言，人機(jī)界面（HMI）是使人能夠與機(jī)器，系統(tǒng)或設(shè)備連接的用戶界面或儀表板。HMI由硬件和軟件組成，這些硬件和軟件允許將用戶輸入轉(zhuǎn)換為機(jī)器的控制信號(hào)，進(jìn)而向用戶提供反饋。HMI技術(shù)已在幾乎每個(gè)行業(yè)中使用，包括制造，消費(fèi)電子，娛樂(lè)和醫(yī)療等。 工業(yè)HMI是工業(yè)操作員和生產(chǎn)線主管用來(lái)控制制造或工業(yè)過(guò)程的主要工具。工業(yè)HMI從簡(jiǎn)單的可替換按鈕和開(kāi)關(guān)的便攜式界面到復(fù)雜的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）操作面板。隨著我們進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，HMI變得無(wú)處不在，而尺寸卻在縮小并且變得更加便攜。 隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的出現(xiàn)，支持HMI的消費(fèi)電子產(chǎn)品（例如智能恒溫器，監(jiān)控?cái)z像頭和智能家電）獲得了巨大發(fā)展。這些消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備的HMI需要具有較小的外形尺寸，以便能夠輕松集成到這些空間受限的系統(tǒng)中。因此在工業(yè)HMI和用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的HMI中，都強(qiáng)烈要求通過(guò)使用小尺寸，低引腳數(shù)的半導(dǎo)體組件來(lái)縮小PCB尺寸。此外，由于啟用HMI的消費(fèi)電子產(chǎn)品通常由電池供電，因此需要所有組件來(lái)幫助最大限度地延長(zhǎng)系統(tǒng)電池壽命。 HMI系統(tǒng)挑戰(zhàn) 傳統(tǒng)上，HMI由MCU，MPU或FPGA控制，并使用SDRAM或PSRAM用于代碼執(zhí)行和圖形緩沖。但是，這種方法極大地?fù)p害了HMI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便性，功耗和占地面積。 考慮一個(gè)典型的128MB SDR SDRAM或PSRAM，它需要32個(gè)設(shè)備引腳來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這些存儲(chǔ)器迫使使用具有高I/O引腳數(shù)的控制器，并通過(guò)增加布線擁塞使PCB設(shè)計(jì)復(fù)雜化。此外，使用SDRAM時(shí)，PCB設(shè)計(jì)人員必須經(jīng)常使用電源管理IC（PMIC）在PCB周?chē)植级鄠�(gè)電源軌。這需要更多的PCB空間，并消耗更多的功率，這加劇了PCB設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。 圖1：通用工業(yè)和消費(fèi)者HMI框圖。（來(lái)源：賽普拉斯半導(dǎo)體） 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一種方法是使用HyperRAM代替SDRAM和PSRAM在工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)HMI應(yīng)用中執(zhí)行代碼執(zhí)行和圖形緩沖（參見(jiàn)圖1）。工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)HMI系統(tǒng)通常不渲染視頻，并且所使用的圖像具有中低分辨率。這意味著具有400MBps帶寬的64MB或128MB RAM通常足以用于圖形緩沖。但是，在許多傳統(tǒng)的HMI設(shè)計(jì)中，由于密度低于1GB的SDRAM已過(guò)時(shí)，因此必須使用超額配置的SDRAM。 HyperRAM提供400MBps的高帶寬，與SDR SDRAM或DDR SDRAM或并行ADMUXP SRAM相當(dāng)。但是，它可以采用更小的占位面積（48mm 2），低引腳數(shù)（用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)?2引腳）封裝。 擴(kuò)充RAM需求 內(nèi)部和擴(kuò)展RAM的組合大小是確定如何執(zhí)行復(fù)雜算法或使用控制器或FPGA/SoC顯示高分辨率圖形時(shí)最重要的因素之一。 足夠的RAM或系統(tǒng)內(nèi)存可以實(shí)現(xiàn)快速的讀寫(xiě)操作，從而在啟動(dòng)過(guò)程的早期階段就可以快速交付圖形。此外，RAM還可以兼作堆棧/堆存儲(chǔ)，以供應(yīng)用程序代碼用來(lái)實(shí)現(xiàn)需要上下文和狀態(tài)存儲(chǔ)空間的多層服務(wù)中例程（ISR）。在圖2中估算了HMI系統(tǒng)中圖像緩沖所需的RAM密度，它是幀數(shù)，分辨率和色深的函數(shù)。 圖2：工業(yè)HMI所需的RAM與幀數(shù)和色深的關(guān)系。資料來(lái)源：賽普拉斯半導(dǎo)體 |
