Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und Gateways in der vernetzten Welt

In der heutigen digitalen Landschaft sind Mensch-Maschine-Schnittstellen (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 kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden, da 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 dem Benutzer erleichtert, anspruchsvolle Systeme zu steuern und zu überwachen.

Gleichzeitig fungieren Gateways als Brücken zwischen verschiedenen Netzen, übersetzen Protokolle und erleichtern die Kommunikation zwischen Geräten. Sie sind eine wesentliche Voraussetzung für das Edge-Computing, bei dem die Daten nahe an der Quelle verarbeitet werden, wodurch die Latenzzeit verringert und eine Entscheidungsfindung in Echtzeit gewährleistet wird. Gemeinsam treiben HMIs und Gateways Innovationen in Bereichen wie intelligente Städte, intelligente Fabriken und Heimautomatisierung voran.

SoM (System-on-Module) i.MX 93: die Grundlage für industrielle Gateways und HMI-Lösungen

Das SoM i.MX 93 (SoM = System-on-Module) (Abbildung 1) von iWave ist eine ideale Lösung für den Aufbau von industrietauglichen Gateways und HMI-Systemen. Es bietet eine leistungsstarke Kombination aus Rechenleistung, Energieeffizienz und integrierten maschinellen Lernfunktionen und ermöglicht gleichzeitig die Verarbeitung am Netzwerkrand (Edge-Processing) für kritische Anwendungen. Damit ist es die perfekte Wahl für Branchen, die Datenanalysen in Echtzeit, nahtlose Kommunikation und verbesserte Benutzererfahrungen benötigen.

Abbildung 1: Die i.MX-93-SOM-Lösungen von iWave sind in SMARC-, SODIMM- und OSM-Standardformfaktoren erhältlich. (Bildquelle: iWave)

Warum der i.MX-93-Prozessor ideal für Gateways und HMI-Anwendungen ist:

1. Erweiterte Verarbeitungsfunktionen mit integrierter KI/ML:

   Das Herzstück des i.MX 93 ist der Arm®-Cortex®-A55-Kern, der für seine hervorragende Balance zwischen Leistung und Energieeffizienz bekannt ist. Diese skalierbare Prozessorarchitektur eignet sich perfekt für Edge-Anwendungen, die eine Hochgeschwindigkeits-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, der Arm-Ethos™-U65, der maschinelle Lernfähigkeiten (ML) direkt an den Netzwerkrand (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.

2. Reichhaltige Multimedia- und Display-Schnittstellen:

   Für HMI-Anwendungen ist die Bereitstellung eines reichhaltigen Multimedia-Erlebnisses unerlässlich. Der i.MX 93 unterstützt verschiedene hochauflösende Displays, darunter eine 4-spurige MIPI-DSI-Schnittstelle für 1080p60 und 4-spuriges LVDS für 720p60. Dies gewährleistet eine flüssige, qualitativ hochwertige Grafikausgabe, wodurch sich der Prozessor gut 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 flüssige, reaktionsfähige Benutzeroberflächen, die sowohl die Funktionalität als auch die Ästhetik von HMI-Systemen verbessern.

3. 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:

   • 2 CAN-FD-Schnittstellen für Automobil- und Industrieanwendungen
   • 2 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 Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in Echtzeit unterstützen müssen.

4. Eingebaute Sicherheit mit EdgeLock®-Secure-Enclave:

   Sicherheit hat bei vernetzten Geräten oberste Priorität, insbesondere 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 Sicherheitssubsystem, 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 ausgezeichneten Wahl für Gateways, die sensible Daten verwalten oder in risikoreichen Umgebungen arbeiten.

SoM (System-on-Module) 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.

1. Flexible Formfaktoren:

   Das SoM i.MX 93 ist in einer Vielzahl von Formfaktoren erhältlich, darunter SMARC, SODIMM und der neueste OSM-Standard (Abbildung 1). Jeder Formfaktor wurde entwickelt, um spezifische Anwendungsanforderungen 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 und die Zeit bis zur Markteinführung reduzieren.

2. 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.

3. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit auf Industrie-Niveau:

   Das SoM i.MX 93 wurde 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 garantiert eine Produktverfügbarkeit von bis zu 15 Jahren, was eine langfristige Unterstützung von Projekten und den Schutz von Investitionen gewährleistet.

4. Umfassende Software-Unterstützung:

   iWave bietet eine robuste Linux-BSP-Unterstützung für das SoM i.MX 93, um eine reibungslose und effiziente Softwareentwicklung zu gewährleisten. 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 Softwareanpassung, 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 leistungsstarke Prozessor i.MX 93 und die Hochgeschwindigkeitsschnittstellen bilden das Leistungsrückgrat und gewährleisten eine zuverlässige Datenverarbeitung und Echtzeitkommunikation.
• OS-Schicht: Das SoM unterstützt sowohl Linux als auch Echtzeitbetriebssysteme (RTOS) und erleichtert die effiziente Entwicklung und Integration von HMI- und Gateway-Funktionen.
• Middleware-Schicht: Erweiterte Medienverarbeitungsfunktionen sorgen für einen reibungslosen Betrieb mit optimierter Grafikverwaltung für HMI-Systeme.
• HMI-Schicht: Mit der Unterstützung von KI-gesteuerten Interaktionen, hochauflösenden Display-Schnittstellen und Multimedia-Verarbeitung verbessert die 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 HMI- und Gateway-Lösungen der nächsten Generation. Mit seinen modernen Verarbeitungsfunktionen, robusten Sicherheitsmerkmalen, umfangreichen Vernetzungsoptionen und der Unterstützung von maschinellem Lernen ist das i.MX 93 SoM bestens geeignet, 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.

Für weitere Informationen oder zur Besprechung individueller Anforderungen wenden Sie sich bitte an mktg@iwave-global.com.