Industrie-Boards COM plus Display ergibt noch kein HMI

Immer mehr Unternehmen sehen sich nicht mehr in der Lage, komplexe Systeme ohne standardisierte Module und Design-Support von externen Partnern zu entwickeln. Systemintegratoren wie MSC bieten Hilfe.

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ACTRON AG

E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

DMB Technics AG

MSC Technologies GmbH

Rosemarie Krause Technisches Redaktionsbüro

Systemhersteller müssen sich auf ihre spezielle Anwendung konzentrieren. Der Systemintegrator mit seiner Komponenten- und Modulerfahrung kann Lösungen vom Reißbrett bis zum Komplettsystem entwickeln. Darüber hinaus kommen immer mehr Standardmodule zum Einsatz, z.B. Computer-On-Module (COMs), die die komplette PC-Funktionalität integrieren.

Die anwendungsspezifischen Funktionen werden auf einem speziell entwickelten Baseboard realisiert. Das Modulkonzept minimiert das Designrisiko und optimiert die Entwicklungszeit und Kosten. Die angebotenen Prozessormodule entsprechen in Größe und Schnittstellenangebot definierten Standardspezifikationen und sind in unterschiedlichen Varianten mit skalierbarer Prozessorleistung erhältlich.

Wie komplex und vielschichtig die Aufgaben eines Systemintegrators sein können, wird am Beispiel eines flexiblen HMI-Designs dargestellt. Das Bedien-Panel lässt sich für unterschiedliche Anwendungen einsetzen: als Verkaufsautomat, als Steuerung in Nutzfahrzeugen, als Anzeigesystem in Kombination mit einer SPS im Industriemaschinenbau und als Steuerung in der Gebäudeautomatisierung. Darüber hinaus kann es in der Medizintechnik, z.B. in Kombination mit einem Röntgensystem, arbeiten.

Einzelkomponenten nach dem Baukastenprinzip kombinieren

Um das HMI Design entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Kunden so flexibel wie möglich zu gestalten, kann MSC unterschiedliche Einzelkomponenten nach dem Baukastenprinzip kombinieren. Ein Kriterium bei der Entwicklung moderner HMI-Systeme ist das Design, weiß Wolfgang Eisenbarth, Director Marketing Embedded Computer Technology bei MSC: „Das Panel soll in der Regel den modernen Smartphone-Designs entsprechen, dazu gehört ein Gehäuse mit schwarzem Rand und Aluminiumfassung. Auch die Bedienbarkeit und die Benutzerführung sollen dem Komfort des Smartphones nicht nachstehen.“

Ist die Realisierung einer anwenderspezifischen HMI-Lösung überhaupt bezahlbar? Kommt ein Standard-Tablett oder iPad günstiger? Nein, sagt Wolfgang Eisenbarth: „MSC ist in der Lage, für OEM-Stückzahlen kompakte Multitouch-HMI-Systeme in einem Preisbereich von 100 bis 250 Euro zu liefern.“

Das Grundkonzept eines HMI-Panels besteht aus einem Prozessormodul und einem TFT-Display mit Touch. Als CPU-Modul bietet sich eine Baugruppe aus der nanoRISC-Familie von MSC an. Der Modulstandard wurde im eigenen Hause entwickelt. Das 70 mm x 50 mm kleine Modul MSC AM335X basiert auf dem ARM-Prozessor AM335x von Texas Instruments mit Cortex-A8-CPU. Neben einer Variante mit AM3352-Prozessor, der mit 300 MHz getaktet wird und eine niedrige Verlustleistung von 1,7 W aufweist, steht für hohe Leistungsanforderungen das MSC AM3354 mit 800 MHz zur Verfügung. Die nanoRISC-Reihe integriert bis zu 512 MB DDR3 DRAM, maximal 512 MB NAND Flash und als Option bis zu 64 GByte eMMC Flash.

nanoRISC-Module mit ARM-basiertem TI-Prozessor

Das MSC AM335X-Modul kann LCD-Anzeigen direkt ansteuern und unterstützt grafische Auflösungen bis HD (1366 x 768 Pixel). Einige Mitglieder der Modulfamilie verfügen über eine Video- und 3D-Grafikbeschleunigung in der SGX530-Grafikeinheit der CPU. Neben dem Ethernet-Interface sind die Embedded-Schnittstellen USB, CAN, UART, SPI, I2C und I2S Audio vorhanden. Für das neue Modul sind Board Support Packages (BSPs) für Linux und Windows Embedded Compact 7 zur Verfügung sowie passende Boot-Loader und Treiber für diese Betriebssysteme (Android auf Anfrage) verfügbar.

Für anspruchsvollere Aufgaben kommt auch ein 70 mm x 70 mm kompaktes Qseven-Modul in Frage, zum Beispiel das MSC Q7-IMX6, das auf dem ARM-Prozessor i.MX6 von Freescale mit Cortex-A9 RISC CPU basiert und einem, zwei oder sogar vier Kernen enthält. Alle Versionen, außer dem Single-Core-Modul, verfügen über die Triple-Play-Grafikarchitektur von Freescale, die u.a. Hardware zum Dekodieren von 3D-Videos (dual-stream) bis Full-HD Auflösung (1080p) beinhaltet. Dazu gehören die 3D-Grafikdarstellung mit bis zu vier Shadern mit 200MT/s, eine separate 2D-BLT-Engine für die Beschleunigung von User Interfaces und eine zusätzliche 2D-OpenVG-Engine für vektorbasierte Grafik.

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