基于Qt for MCUs的工業HMI解決方案

近年來，隨著工業生產的自動化程度不斷提高，許多工業企業都開始將自動化技術應用于生產和操作中，HMI（Human-Machine Interface，人機界面）作為工業自動化系統的一個重要組成部分，負責實現人與機器之間的信息交互和指令傳遞，對于提高生產效率和操作便捷性起到了至關重要的作用。

現代工業對工業HMI的需求也隨著數字化和智能化的快速發展在不斷演進。用戶對HMI的期望越來越高，需要開放性、靈活性和可定制性更強的解決方案，還希望能夠通過直觀、快速的操作方式來高效地操作設備和系統。因此，工業HMI系統需要具備更高的性能、更好的可視化效果和更豐富的用戶交互方式。

傳統的工業HMI解決方案通常基于專有的硬件平臺和軟件工具，成本高且靈活性有限。技術限制也使得代碼維護困難，開發過程復雜且時間長，而且無法跨平臺使用，移植性差。此外，界面上使用簡單的文本和圖形，操作不直觀，用戶體驗較差，頻繁操作時影響工作效率。

基于上述不足，一個能夠具有更高效、可維護、可移植性更強、用戶體驗更好等優勢的工業HMI解決方案是非常具有前景的，也符合了現代工業需求的發展趨勢。這也為工業的數字化轉型和智能化升級提供了有力的支持。

方案介紹

風算WP工業HMI方案基于兆易創新推出的GD32H759系列超高性能MCU，搭載SDRAM、QSPI-FLASH、RGB-LCD接口，集成了LCD板以及系統控制板，是集顯示和工業控制為一體的HMI解決方案，應用領域涵蓋智能儀表、家電洗衣機，醫療監護儀等實際使用場景。風算的工業HMI解決方案由工業HMI驅動板、LCD顯示屏組成，軟件則依托于優化Qt for MCUs實現。

■ HMI驅動板：圍繞GD32H759系列MCU為核心設計的工業HMI驅動板，充分利用GD32H759強大的核心資源，提供2路CAN，1路I2C，1路以太網，配備了豐富的外圍接口。

系統框圖

GD32H759系列MCU

核心主控是基于GD32H759系列微控制器，該系列產品具備卓越的處理能效，豐富連接特性及多重安全機制，符合工業級高可靠性和穩定性的要求。GD32H759系列MCU可以廣泛用于互聯和高級應用，特別是在工業控制、消費和手持設備、嵌入式模塊、人機界面、安全報警系統、儲能系統、圖形顯示、音頻播放器、汽車導航、無人機、loT等領域。

■ Arm Cortex-M7 600MHz主頻

■ Flash：3840KB

■ RAM：1024KB

■ 提供兩個14位4 MSPS ADC，一個12位5.3MSPS ADC，一個12位DAC，十二個通用的16位定時器，四個32位普通定時器，四個16位基本定時器，兩個16位PWM高級定時器

■標準和高級通信接口: I2Cx4，SPISx6，OSPISx2，USARTx4，UARTx4，I2Sx4，CANx3

■ 供電電壓：1.7V~3.6V

■ 工作溫度范圍：-40~+85°C

Qt for MCUs

Qt for MCUs是一款專為微控制器（MCUs）和入門級MPU處理器設計的嵌入式軟件開發框架。它基于流行的開源跨平臺GUI框架Qt，并針對資源受限的嵌入式系統進行了優化。Qt for MCUs提供了一套豐富的圖形用戶界面（GUI）開發工具和庫，旨在簡化和加速嵌入式設備的GUI應用程序開發。

■ 具有低內存消耗和高性能的特點，可以在資源受限的環境下運行

■ 提供了可視化設計工具和豐富的GUI控件庫，使開發者可以輕松創建交互式和現代化的用戶界面

■ 提供了強大的圖形渲染引擎和事件處理機制，可以實現平滑動畫效果和響應式的用戶界面

■ 支持多語言和國際化，使開發者能夠創建適應不同地區和語言的應用程序

基于GD32H759的Qt實現

使用Qt的設計工具Qt Designer，創建工業HMI的用戶界面。添加按鈕、文本框、圖形元素等，以滿足應用程序需求。要與工業設備、傳感器或其他系統通信，Qt已經提供了網口、串口等通信庫來實現數據的傳輸和接收，只需要通過與UI元素的交互來實現數據采集、處理和顯示等功能。在GD32H759驅動板上進行HMI的編譯和調試。確保界面響應迅速，數據準確顯示，并確保它能夠在工業環境中可靠運行。

主要規格參數

      方案展示

△ HMI驅動板

△ Qt for MCUs效果展示圖

△ HMI LCD顯示屏