互联世界中的人机界面 (HMI) 和网关

作者：Tawfeeq Ahmad

在当今的数字化环境中，人机界面 (HMI) 和网关已成为不可或缺的组成部分，实现了人与复杂系统之间的无缝互动。随着各行各业之间的联系越来越紧密，这些技术在提高生产力、效率和用户体验方面发挥着举足轻重的作用。从消费电子产品到汽车系统，从工业自动化到医疗设备，人机界面提供了直观的界面，使用户更容易控制、监控复杂的系统。

同时，网关还充当各种网络之间的桥梁，翻译协议并促进设备之间的通信。网关对实现边缘计算至关重要，且在边缘计算中，数据的处理靠近源头，这样可减少延迟并确保实时决策。人机界面和网关共同推动着智慧城市、智慧工厂和家庭自动化等领域的创新。

i.MX 93 模块化系统：工业网关和人机界面解决方案的基础

[iWave]的 i.MX 93 系统级模块(SoM)（图 1）是构建工业级网关和人机界面系统的理想解决方案。这种模块是计算性能、能效和集成机器学习功能的强大组合，同时还能为关键应用实现边缘处理功能，使其成为需要实时数据分析、无缝通信和增强用户体验的行业最佳选择。

图 1：iWave 的 i.MX 93 SOM 解决方案采用 SMARC、SODIMM 和 OSM 标准外形尺寸。（图片来源：iWave）

为什么 i.MX 93 处理器是网关和人机界面应用的理想之选？

1. 采用集成 AI/ML 的高级处理能力： i.MX 93 的核心是 Arm® Cortex®-A55 内核，以其在性能和能效之间出色的平衡而著称。这种可扩展的处理器架构使其非常适合需要高速数据处理且功耗极低的边缘应用，这对人机界面和网关设备都至关重要。

i.MX 93 的与众不同之处在于其集成的 microNPU（Arm Ethos™-U65），它直接将机器学习 (ML) 功能带到了边缘。这意味着 i.MX 93 处理器可直接执行图像识别、自然语言处理和预测性维护等人工智能任务，而无需进行基于云的处理。完全支持 TensorFlow Lite 和 ONNX 等框架，实现了智能应用的无缝开发。

1. 丰富的多媒体和显示界面： 对于人机界面应用而言，提供丰富的多媒体体验至关重要。i.MX 93 支持各种高分辨率显示器，包括用于 1080p60 的 4 通道 MIPI-DSI 接口和用于 720p60 的 4 通道 LVDS 接口。这确保了流畅的高品质图形输出，使该处理器非常适合用于工业控制面板、医疗设备或汽车仪表板中的显示器。

集成的 2D 图形加速引擎可使用户调整图像大小、旋转和色彩转换，从而提升了用户界面 (UI) 体验。 这使得用户界面流畅、灵敏，增强了人机界面系统的功能性和美观性。

1. 丰富全面的连接选择： 网关和人机界面系统需要强大的通信接口，以便在各种设备和网络之间高效传输数据。i.MX 93 处理器配备多个高速接口，包括：

   • 2 个 CAN-FD 接口，用于汽车和工业应用
   • 2 个 USB 2.0 端口，用于数据传输和外设连接
   • 双千兆以太网，用于高速网络通信
   • 多个 SDIO 接口，用于存储和数据传输

   这种接口组合使 i.MX 93 成为必须支持多种协议和实时高速数据传输的网关解决方案的多样化选择。

2. 内置安全 EdgeLock® 安全飞地： 安全是联网设备的重中之重，尤其是在工业和物联网环境中，安全漏洞可能会造成严重后果。i.MX 93 处理器通过 EdgeLock 安全飞地解决了这一问题。这是一个全面的安全子系统，可实现以下功能：

   • 安全启动，确保只执行受信任的软件
   • 数据安全传输的加密服务
   • 保护敏感凭证的密钥管理
   • 实时监控系统完整性的运行时间验证

对于管理敏感数据或在高风险环境中运行的网关来说，这种内置安全框架使 i.MX 93 成为绝佳选择。

i.MX 93 系统级模块 (SoM)：为设计人员提供可扩展性和模块化功能

iWave 的 i.MX 93 SoM 在设计时充分考虑了模块化和可扩展性，为从网关到人机界面系统的各种工业应用提供了一个强大的平台。

1. 外形尺寸灵活i.MX 93 SoM 有多种外形尺寸，包括 SMARC、SODIMM 和最新的 OSM 标准（图 1）。每种外形设计都能满足特定的应用需求，无论是用于空间有限设备的紧凑型尺寸，还是用于更复杂系统的更强的连接性。这种灵活性使产品设计人员能够根据自己的要求选择最合适的外形尺寸，从而降低设计复杂性，缩短产品上市时间。
2. 用于物联网的无线连接无线连接是现代人机界面和网关系统的必备功能，iWave 的 i.MX 93 SoM 支持最新的无线技术，包括 Wi-Fi 6 和蓝牙 5.2。这些无线技术都能在物联网网络中实现无缝通信，从而轻松集成设备并创建完全互联的系统。
3. 工业级的可靠性和使用寿命： i.MX 93 SoM 专为工业应用而设计，支持更宽的温度范围，适合工厂车间或室外安装等恶劣环境。iWave 的长使用寿命计划保证产品的使用期限长达 15 年，确保为项目提供长期支持并保护投资。
4. 全面的软件支持： iWave 为 i.MX 93 SoM 提供强大的 Linux BSP 支持，确保软件开发顺利高效。通过内核定期更新、安全补丁和驱动程序支持，iWave 可确保系统保持最新、安全可靠。对于特殊要求，iWave 还可协助进行驱动程序集成和软件定制，从而进一步缩短开发时间。

系统设计的分层方法：从硬件到人机界面

i.MX 93 SoM 采用多层架构，支持人机界面和网关系统的所有关键组件：

• 硬件层： 功能强大的 i.MX 93 处理器和高速接口提供了性能支撑，可确保可靠的数据处理和实时通信。
• 操作系统层： SoM 支持 Linux 和实时操作系统 (RTOS)，有助于高效开发和集成人机界面与网关功能。
• 中间件层： 先进的媒体处理能力可确保运行流畅，并为人机界面系统提供经过优化的图形管理功能。
• 人机界面层： SoM 支持人工智能驱动型交互、高分辨率显示界面和多媒体处理，可增强人机界面和网关系统的用户体验和实时控制。

结语

iWave 的 i.MX 93 模块化系统提供了一个功能强大、用途广泛的平台，可用于构建下一代人机界面和网关解决方案。凭借先进的处理能力、强大的安全特性、广泛的连接选项以及对机器学习的支持，i.MX 93 SoM 能够很好地满足各种工业应用的需求。无论是开发智慧工厂解决方案、汽车系统还是医疗设备，i.MX 93 SoM 都能提供所需的性能、可扩展性和使用寿命，确保在当今的互联世界中取得成功。

审核编辑 黄宇