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一般而言，人機界面（HMI）是使人能夠與機器，系統或設備連接的用戶界面或儀表板。HMI由硬件和軟件組成，這些硬件和軟件允許將用戶輸入轉換為機器的控制信號，進而向用戶提供反饋。HMI技術已在幾乎每個行業中使用，包括制造，消費電子，娛樂和醫療等。 工業HMI是工業操作員和生產線主管用來控制制造或工業過程的主要工具。工業HMI從簡單的可替換按鈕和開關的便攜式界面到復雜的監控和數據采集（SCADA）操作面板。隨著我們進入工業4.0時代，HMI變得無處不在，而尺寸卻在縮小并且變得更加便攜。 隨著物聯網（IoT）的出現，支持HMI的消費電子產品（例如智能恒溫器，監控攝像頭和智能家電）獲得了巨大發展。這些消費類電子設備的HMI需要具有較小的外形尺寸，以便能夠輕松集成到這些空間受限的系統中。因此在工業HMI和用于消費類電子產品的HMI中，都強烈要求通過使用小尺寸，低引腳數的半導體組件來縮小PCB尺寸。此外，由于啟用HMI的消費電子產品通常由電池供電，因此需要所有組件來幫助最大限度地延長系統電池壽命。 HMI系統挑戰 傳統上，HMI由MCU，MPU或FPGA控制，并使用SDRAM或PSRAM用于代碼執行和圖形緩沖。但是，這種方法極大地損害了HMI系統的設計簡便性，功耗和占地面積。 考慮一個典型的128MB SDR SDRAM或PSRAM，它需要32個設備引腳來進行數據傳輸。這些存儲器迫使使用具有高I/O引腳數的控制器，并通過增加布線擁塞使PCB設計復雜化。此外，使用SDRAM時，PCB設計人員必須經常使用電源管理IC（PMIC）在PCB周圍分布多個電源軌。這需要更多的PCB空間，并消耗更多的功率，這加劇了PCB設計的挑戰。 圖1：通用工業和消費者HMI框圖。（來源：賽普拉斯半導體） 優化系統設計的另一種方法是使用HyperRAM代替SDRAM和PSRAM在工業和消費類HMI應用中執行代碼執行和圖形緩沖（參見圖1）。工業和消費類HMI系統通常不渲染視頻，并且所使用的圖像具有中低分辨率。這意味著具有400MBps帶寬的64MB或128MB RAM通常足以用于圖形緩沖。但是，在許多傳統的HMI設計中，由于密度低于1GB的SDRAM已過時，因此必須使用超額配置的SDRAM。 HyperRAM提供400MBps的高帶寬，與SDR SDRAM或DDR SDRAM或并行ADMUXP SRAM相當。但是，它可以采用更小的占位面積（48mm 2），低引腳數（用于數據傳輸的12引腳）封裝。 擴充RAM需求 內部和擴展RAM的組合大小是確定如何執行復雜算法或使用控制器或FPGA/SoC顯示高分辨率圖形時最重要的因素之一。 足夠的RAM或系統內存可以實現快速的讀寫操作，從而在啟動過程的早期階段就可以快速交付圖形。此外，RAM還可以兼作堆棧/堆存儲，以供應用程序代碼用來實現需要上下文和狀態存儲空間的多層服務中例程（ISR）。在圖2中估算了HMI系統中圖像緩沖所需的RAM密度，它是幀數，分辨率和色深的函數。 圖2：工業HMI所需的RAM與幀數和色深的關系。資料來源：賽普拉斯半導體 |
