基于Qt for MCUs的工业HMI解决方案

近年来，随着工业生产的自动化程度不断提高，许多工业企业都开始将自动化技术应用于生产和操作中，HMI（Human-Machine Interface，人机界面）作为工业自动化系统的一个重要组成部分，负责实现人与机器之间的信息交互和指令传递，对于提高生产效率和操作便捷性起到了至关重要的作用。

现代工业对工业HMI的需求也随着数字化和智能化的快速发展在不断演进。用户对HMI的期望越来越高，需要开放性、灵活性和可定制性更强的解决方案，还希望能够通过直观、快速的操作方式来高效地操作设备和系统。因此，工业HMI系统需要具备更高的性能、更好的可视化效果和更丰富的用户交互方式。

传统的工业HMI解决方案通常基于专有的硬件平台和软件工具，成本高且灵活性有限。技术限制也使得代码维护困难，开发过程复杂且时间长，而且无法跨平台使用，移植性差。此外，界面上使用简单的文本和图形，操作不直观，用户体验较差，频繁操作时影响工作效率。

基于上述不足，一个能够具有更高效、可维护、可移植性更强、用户体验更好等优势的工业HMI解决方案是非常具有前景的，也符合了现代工业需求的发展趋势。这也为工业的数字化转型和智能化升级提供了有力的支持。

方案介绍

风算WP工业HMI方案基于兆易创新推出的GD32H759系列超高性能MCU，搭载SDRAM、QSPI-FLASH、RGB-LCD接口，集成了LCD板以及系统控制板，是集显示和工业控制为一体的HMI解决方案，应用领域涵盖智能仪表、家电洗衣机，医疗监护仪等实际使用场景。风算的工业HMI解决方案由工业HMI驱动板、LCD显示屏组成，软件则依托于优化Qt for MCUs实现。

■ HMI驱动板：围绕GD32H759系列MCU为核心设计的工业HMI驱动板，充分利用GD32H759强大的核心资源，提供2路CAN，1路I2C，1路以太网，配备了丰富的外围接口。

系统框图

GD32H759系列MCU

核心主控是基于GD32H759系列微控制器，该系列产品具备卓越的处理能效，丰富连接特性及多重安全机制，符合工业级高可靠性和稳定性的要求。GD32H759系列MCU可以广泛用于互联和高级应用，特别是在工业控制、消费和手持设备、嵌入式模块、人机界面、安全报警系统、储能系统、图形显示、音频播放器、汽车导航、无人机、loT等领域。

■ Arm Cortex-M7 600MHz主频

■ Flash：3840KB

■ RAM：1024KB

■ 提供两个14位4 MSPS ADC，一个12位5.3MSPS ADC，一个12位DAC，十二个通用的16位定时器，四个32位普通定时器，四个16位基本定时器，两个16位PWM高级定时器

■标准和高级通信接口: I2Cx4，SPISx6，OSPISx2，USARTx4，UARTx4，I2Sx4，CANx3

■ 供电电压：1.7V~3.6V

■ 工作温度范围：-40~+85°C

Qt for MCUs

Qt for MCUs是一款专为微控制器（MCUs）和入门级MPU处理器设计的嵌入式软件开发框架。它基于流行的开源跨平台GUI框架Qt，并针对资源受限的嵌入式系统进行了优化。Qt for MCUs提供了一套丰富的图形用户界面（GUI）开发工具和库，旨在简化和加速嵌入式设备的GUI应用程序开发。

■ 具有低内存消耗和高性能的特点，可以在资源受限的环境下运行

■ 提供了可视化设计工具和丰富的GUI控件库，使开发者可以轻松创建交互式和现代化的用户界面

■ 提供了强大的图形渲染引擎和事件处理机制，可以实现平滑动画效果和响应式的用户界面

■ 支持多语言和国际化，使开发者能够创建适应不同地区和语言的应用程序

基于GD32H759的Qt实现

使用Qt的设计工具Qt Designer，创建工业HMI的用户界面。添加按钮、文本框、图形元素等，以满足应用程序需求。要与工业设备、传感器或其他系统通信，Qt已经提供了网口、串口等通信库来实现数据的传输和接收，只需要通过与UI元素的交互来实现数据采集、处理和显示等功能。在GD32H759驱动板上进行HMI的编译和调试。确保界面响应迅速，数据准确显示，并确保它能够在工业环境中可靠运行。

主要规格参数

      方案展示

△ HMI驱动板

△ Qt for MCUs效果展示图

△ HMI LCD显示屏