基于TMS570LS和SM718的大触屏HMI的硬件设计.docVIP

基于TMS570LS和SM718的大触屏HMI的硬件设计 徐寅虎，江竹轩，罗幸明，关晓曼 浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053 摘 要： 传统触控式HMI的分辨率一般都不大于800×600@60Hz，某些情况下无法满足显示需求；而大屏幕的HMI通常都是基于PC开发的，其硬件环境和软件环境通常是不可控的，因此无法应用于高要求领域。鉴于此，本文给出了一种切实可行的，最高可支持1920×1440@60Hz分辨率的触控式HMI的硬件设计方案。 关键词： HMI、TMS570LS、SM718、DVI、触摸屏 Large touch screen HMI hardware design based on TMS570LS and SM718 Xu Yinhu，Jiang Zhuxuan，Luo Xingming，Guan Xiaoman Zhejiang SUPCON Co.,Ltd, Hangzhou, Zhejiang, 310053 Abstract：The traditional touch HMI resolution is generally not greater than 800 × 600 @ 60Hz, which in some cases will not meet the display requirements; the big screen HMI are usually developed based on PC, the hardware and software environment are usually uncontrollable and therefore can not be applied to SIS. Base on this situation, this paper presents a practical, supports up to 1920 × 1440 @ 60Hz resolution touch HMI hardware design proposal. Keyword：HMI, TMS570LS, SM718, DVI, Touch Screen 引言 HMI是Human Machine Interface的缩写，是连接可编程控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备。 一般而言，HMI必须具有以下几项基本功能： 实时数据的趋势显示 历史数据的趋势显示 记录实时数据 产生和打印各类报表 产生和记录各类报警 随着技术的不断发展进步，HMI已经从简单的图形、图表、表格数据等简单的信息形式，发展到立体化图形、丰富的颜色、生动的多媒体动画等。同时还有大量的信息，采用事件驱动的方法、用窗口的方式直观、准确的提示用户。实现复杂的人机界面需要硬件资源的充分保证。传统触控式HMI的分辨率一般不大于800×600@60Hz，16位颜色深度，很难满足复杂的显示需求；而大屏幕HMI通常是基于PC开发的，其硬件环境和软件环境是不可控的，因此无法应用于如安全系统等高要求领域。鉴于此，本文给出了一种切实可行的硬件设计方案。 方案概述 通常情况下，我们都会考虑单芯片方案。选择一款带LCD控制器的工业级MCU并不难，如ATMEL公司的基于ARM926EJ处理器的微控制器AT91SAM9G45，所支持分辨率达1280×860@60Hz。但是考虑到“应用于如安全系统等高要求领域”的特殊需求，应符合IEC61508标准中规定的关于硬件诊断覆盖率的要求，选择一款集成安全特性的MCU是大有裨益的。可供选择的MCU并不多，经过综合评估，我们最终选择了TMS570LS20216。 TMS570LS是TI开发的针对高性能汽车应用级的微控制器系列，用于安全系统。安全架构包括以锁步模式运行的双核CPU、CPU和存储器内置自检、在FLASH和SRAM上均采用ECC、在外设存储器上采用奇偶校验以及外设IO上的环回功能。TMS570LS集成ARM Cortex-R4F内核，它提供高达1.6DMIPS/MHz的处理能力。凭借集成安全特性和广泛可供选择的通信和控制外设，TMS570LS是具有安全关键型要求的高性能实时控制应用的理想解决方案。 TMS570LS全系均不带LCD控制器，即使有也会因为存储器的带宽限制而无法支持大的屏幕分辨率，因此需要借助图形显示芯片。 SM718是SiliconMotion针对服务器、瘦客户端、医疗设备、便携设备、IPC/POS/MFP/HMI和工厂自动化等应用开发的嵌入式图形处理器。SM718的某些特性是令人满意的，例如：支持最大分辨率为1920×1440