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由树莓派（Raspberry Pi）驱动的这一令人着迷的艺术品在国际上大受欢迎 Sisyphus Industries 公司的旗舰产品——具有家具和互动艺术品双重功能的沙盘。这个产品需要结构紧凑、价格低廉的控制硬件。Raspberry Pi 通过高度可靠的硬件和宝贵的庞大社区提供了“无缝”体验。 Sisyphus Industries：https://sisyphus-industries.com/ 解决方案‍‍‍ 树莓派3 树莓派3B+ 树莓派3A+ 树莓派4 企业规模 中小企业 行业 视觉艺术，家居家具 艺术家布鲁斯-夏皮罗（Bruce Shapiro）创造了令人着迷的动感艺术，这些艺术不断起伏，令观众着迷。他从小 “迷恋音乐、电子产品和制造物品”，并利用废弃软盘驱动器和一台 286 电脑上的电机开始尝试自己的创作。他很快意识到，废弃的工业自动化零件可以通过剩余物资商店以低廉的价格买到，而数控机床和电机对于运动控制任务非常有效。 布鲁斯将创造动感艺术作为自我表达的一种手段，他的这一诀窍得到了发展，在最初从事医学工作之后，他在电子和计算控制方面的实验为他带来了新的事业。他利用运动控制技术为博物馆创作大型装置，成为一名个人动感艺术家和科学教育家。(他引人注目的艺术作品继续在澳大利亚、德国、瑞士和美国的博物馆和艺术馆展出）。 2015 年，布鲁斯再次使用数控机床和极地步进电机创作了新的动感艺术表演台Sisyphus——“西西弗斯”。这一次，布鲁斯用来为其动感雕塑制作切口的精密数控机床本身也成为了一件艺术品。西西弗斯之桌 "的灵感来源于西西弗斯不断将巨石推上山的传说：在布鲁斯的作品中，滚珠轴承代替了石头，在沙层上形成一个不断移动的图案。沙台下方有一块由步进控制的磁铁，引导滚珠轴承运动。控制一切的机器人 “Sisbot ”采用了布鲁斯在 1990 年发明的第一台运动控制装置的基本设计。 挑战 艺术界和科学博物馆对这一设计产生了浓厚的兴趣，于是布鲁斯成立了西西弗斯工业公司（Sisyphus Industries），着手设计一款具有家具和可玩艺术品双重功能的沙盘。众筹似乎是一条显而易见的途径。但选择何种操作软件和硬件来驱动它就不那么容易了--直到布鲁斯与他认识并信任的人进行了交谈。“很明显，我们需要更小、更便宜的控制硬件。 解决方案 由于硬件成本、可靠性以及社区对驱动动能桌技术的支持，布鲁斯咨询了他的软件工程师儿子、与他合作的嵌入式软件工程师以及附近明尼阿波利斯创客空间的年轻成员。大家一致同意使用 Raspberry Pi。 事实证明，它非常适合。沙盘装置 Sisbot 需要通过 USB 串口连接到定制的双电机驱动板。其他输出包括对可寻址 RGBW LED 灯条的控制。输入包括两个霍尔效应家庭传感器，以及一个光电晶体管发出的模拟信号，用于检测环境光照度（用于自动调暗 LED 灯）。Raspberry Pi 可以完成所有这些工作。Sisyphus 的商业版和大型安装版均由连接 Wi-Fi 的 Raspberry Pi 计算机控制，这些计算机在 Node.js 上运行 JavaScript。 为什么选择树莓派？ 在将以前仅仅是艺术装置的东西商业化的过程中，客户支持和维护问题变得非常重要。此外，一些 “痛苦 ”的死胡同也让这位不喜欢改变的艺术家开始寻找一种新的方式来驱动和控制他的 Sisbot。“布鲁斯坦言："我不喜欢对有效的东西进行改变。“通过多次试验，有时是痛苦的死胡同，我学会了社区的重要性。 正是 Raspberry Pi 社区说服布鲁斯改用低成本微型计算机。布鲁斯说，这甚至比外形尺寸和低成本更重要。 布鲁斯说："选择在新的家庭版 Sisyphus 中使用 Raspberry Pi 的动力来自于我倾听的所有三十多岁的人的意见。社区告诉他，JavaScript 是必不可少的，而 Node.js 在 Raspberry Pi 上运行良好。 结果 2016年 Kickstarter 的演讲解释道：“就像乐器演奏歌曲一样，西西弗斯演奏路径。”其目的是："将西西弗斯搬进人们的家中，让他们把它当作家具和艺术品来欣赏，同时也激发作曲家们为它谱写‘音乐’。” 布鲁斯自豪地告诉我们，“西西弗斯沙盘 ”成为了 Kickstarter 历史上获得资金最多的艺术项目，至今仍是如此。 Sisyphus Industries 公司成立五年后，目前在明尼苏达州总部拥有 15 名全职员工，最近出货了第 10000 台 Sisyphus Table，客户遍布全球，最近还在迪拜和奥斯陆安装了设备。 布鲁斯说："回顾这段时间，我们使用数千台 Raspberry Pi（包括 3B、3B+、3A+ 和现在的 4）的体验相对来说是无缝的。“我们的软件开发人员能够在不同版本的 Pi 上快速部署我们的固件。事实证明，无论是在生产设施还是在现场，该硬件都非常可靠。而我们选择 Raspberry Pi 的最初原因：其庞大的社区，而且在最近的 STEM 教育中使用动感艺术的实验中被证明是非常有价值的。

尽​管Raspberry Pi不是可编程逻辑控制器（PLC）的直接替代品，但它有潜力在工业自动化应用中用于原型设计、嵌入式系统以及作为低成本的过程控制器。 在本文中，我们将探讨Raspberry Pi在自动化控制项目中的一些潜在应用。之前，我们已经为Arduino平台探讨了相同的话题。我们确定Arduino是一个出色的教育工具，但由于一些限制，它无法在工业环境中完全替代PLC。类似的情况也适用于Raspberry Pi。然而，由于Raspberry Pi具有更高的处理能力和更灵活的操作系统，它在进入制造业的竞赛中相对于Arduino略有优势。 长期以来，控制工程师和技术供应商都认为Raspberry Pi不适合工业使用，这与Arduino的情况类似。这种看法部分原因是自动化工业流程中大量使用了对业务连续性至关重要的PLC。因此，在计算由过程控制器引起的潜在停机成本时，很容易证明投资PLC技术是合理的。但这并不意味着Raspberry Pi设备在工业中没有可能的应用。 Raspberry Pi 在原型设计和嵌入式系统中的应用 与Arduino一样，Raspberry Pi计算机是构建原型和概念验证解决方案的出色工具。我们指的是对行业中想法进行验证的原型，而不仅仅是针对开发新产品的个人。 许多企业在过去采用这种工作方法并取得了显著成功。例如，让我们考虑一家正在探索实施物联网（IoT）和基于云的应用程序以进行预测性维护的公司。该公司的管理层可能会犹豫是否批准集成市场上现有的完整预测性维护工具所需的大量前期成本，因为他们不确定能否获得投资回报。 在这种情况下，使用Raspberry Pi进行试点测试将是一个理想的选择：Raspberry Pi设备是具有无线（和有线）以太网通信功能的计算机，成本低廉并且开源。换句话说，它们本质上就是开箱即用的IoT设备。 对于大型应用，单板计算机非常适合处理大量数据。此外，由于Raspberry Pi4具有近实时时钟、多进程能力和高处理速度，所以它是为IoT解决方案配置数据采集和监控网关的绝佳选择。 此外，适配器有助于Raspberry Pi在工业环境中运行，并通过适当的I/O设备连接点，可以将其转变为能够承受振动和高温的小型PLC。 Arduino和Raspberry Pi之间一个显著差异是后者能够永久控制过程。换句话说，基于Arduino开发的原型，其永久解决方案预计不会基于Arduino。相反，它可能是PLC或定制的印刷电路板。 历史上，Raspberry Pi也一直是如此，但这种情况正在迅速改变。Raspberry Pi设备已经证明能够处理更复杂的自动化任务，从而模糊了它们与低成本PLC之间的界限。 然而，在决策过程中，有时还有一个成本因素没有被考虑进去：安装成本。因此，企业宁愿一次性完成新项目的实施。虽然这与试点测试的目标相矛盾，但特别是对于Raspberry Pi，企业意识到这些设备也可以永久使用。因此，他们宁愿从一开始就设计基于Raspberry Pi的项目，并计划只进行一次实施周期。 Raspberry Pi和OpenPLC 我们说过Raspberry Pi板卡与Linux和Windows等操作系统兼容。但它们如何执行代码以充当过程控制器呢？如果我们将它们与工业PC进行比较，就可以找到答案。工业PC是专为在工业环境中工作而构建的基于Windows的计算机，同时能够运行实时时钟和过程控制。它们通过运行一个名为虚拟PLC的程序来实现这一点。 OpenPLC是Raspberry Pi的答案。OpenPLC是一个由符合IEC 61131-3标准的开源PLC组成的平台。此外，它还支持所有标准的PLC编程语言，如梯形图和结构化文本。 OpenPLC运行时在任何计算机的操作系统上创建一个虚拟PLC。因此，例如，装有Windows 10 IoT操作系统的Raspberry Pi可以运行OpenPLC运行时来控制过程，从软件的角度来看，它有效地变成了一台PLC。 Raspberry Pi PLC？ 尽管Raspberry Pi不是PLC的替代品，但这款低成本、教育型的单板计算机平台作为过程控制器的应用看起来很有前景。

学生需要设备进行远程学习，Raspberry Pi 400为他们提供了在线学习的机会。 当疫情来袭时，接受前线重要岗位培训的护理和助产专业学生不得不改用远程教学来完成部分学业，但许多人家里没有设备，无法访问在线资料。Wisenet 伸出援手，捐赠了电脑：小巧的台式机 Raspberry Pi 400 是理想的选择。 Wisenet：https://www.wisenet.co/ 解决方案 Raspberry Pi 400 企业规模 大型公共部门机构 行业 公共医疗保健 随着应对COVID-19疫情的措施的实施，全球人们不得不适应居家工作和学习，教育机构和工作场所不得不关闭。要使远程模式正常运作，组织需要合适的设备、软件和实践，个人也是如此。然而在肯尼亚，家中计算设备的获取并不普遍，对于许多人而言，缺乏适合工作使用的电脑成为一项巨大障碍。 挑战 在COVID-19疫情爆发时，肯尼亚和马拉维的护理学校努力为学生提供远程学习机会。教育管理软件提供商Wisenet（Adapt IT的一个部门）在非洲设有多个办事处，能很好地帮助应对这一挑战。他们与医疗慈善组织医学仁爱基金会（MBF）合作，为各个学校提供在线课程，利用开源学习平台Moodle为该地区2500名护理和助产专业学生提供在线课程。 然而，尽管教师对新平台生成课程内容和为不同学生群体定制内容的方式感到非常满意，但他们发现一些学习者的家中缺乏访问这些内容所需的设备。 解决方案 Wisenet开始向MBF支持的护理学院捐赠 Raspberry Pi 400 紧凑型台式电脑，以便学生可以使用这些设备进行在线学习。学生们可以使用 Raspberry Pi 400 访问远程学习资源，也可用于一般计算。为了尽可能扩大该计划的覆盖范围，Wisenet 还承诺对其客户和其他组织捐赠的 Raspberry Pi 400 进行配捐。 为什么选择树莓派？ Raspberry Pi 400 是这些学生唯一的电脑，因此它的一个主要特点是既能提供完整的桌面体验，又能直接进行设置和使用。快速处理器、USB 3.0 端口和 4GB 内存都内置在一个小巧、高质量的键盘中，让学生的设置变得简单，从而可以专注于学习。Wisenet 指出，它的低成本和便携性使其成为 “课程交付和访问在线资源的理想选择”。 同时，Raspberry Pi 的免费操作系统 Raspberry Pi OS 为学习提供了直观易用的环境。Chromium 网络浏览器的优化版本意味着学生可以方便快捷地使用基于网络的资源，包括 Gmail 和 Zoom 等基本的日常应用程序。 结果 学习者可以使用他们的 Raspberry Pi 400 参加虚拟课程，获取学习材料，并在在线论坛上与辅导员和其他学生互动，从而轻松获得所需的帮助。其影响超出了家庭学习的范围：除了使学生能够在家学习外，一些计算机还在机构内使用，以增加在职培训的机会。 Wisenet 首席执行官兼联合创始人本-汉密尔顿（Ben Hamilton）表示，能够与 MBF 和学校合作，Wisenet 感到无比自豪：“我们知道这些设备将帮助学生达到新的高度。有了这项技术，学校就有机会做一些不可思议的事情。 全球护理发展中心（Centre for Global Nursing Development）主任丽莎-阿利亚尼罗（Lisa Alianiello）是医疗保险基金（MBF）这项计划的负责人。“我们与 Wisenet 的合作有助于将最新的护理教育信息直接送到教师和学生的手中，"阿利亚尼罗说。“因此，新的护理毕业生已经准备好帮助他们的国家提供急需的医疗服务"。

随着全球5G网络的逐步推出，在其过程中遇到了可预见的起起伏伏，并且蜂窝技术也开始进入另一个无线技术 Wi-Fi ，并且已经占据的市场。私有5G网络（即个人或公司建立自己的全设施蜂窝网络）如今正在寻找曾经属于Wi-Fi的唯一可行的应用场景。本月，总部位于英国新伯里的电信公司Vodafone发布了一款基于Raspberry Pi 的私有5G基站，该基站现针对开发人员，他们可能会启动一波私有5G创新浪潮。 沃达丰网络架构总监Santiago Tenorio表示：“Raspberry Pi 是你能买到的最经济实惠的 计算机，这意味着我们本质上所构建的东西与高质量的Wi-Fi路由器具有相似的物料清单。” 该公司已与位于英国萨里的Lime Microsystems合作，推出了一系列众筹的私有5G基站套件，价格从800美元到12,000美元不等。 Tenorio表示：“在Raspberry Pi上，在这种情况下，我们使用的是Raspberry Pi4，那么你可以确定你可以在任何地方运行它，因为它是你可以拥有的最小的处理器。” 私有5G在无人机和面包店的应用 Tenorio表示，人们想要拥有自己的私有5G网络的原因有很多。目前，这些场景大多与公司和组织有关，尽管个别专家用户仍可能受到5G相对较低的时延和网络灵活性的吸引。 Tenorio强调了安全性和移动性作为私有5G的两大卖点。 例如，一家商业店铺可能会因为SIM卡提供的额外安全保护而被吸引，这种保护相比基于密码的无线网络安全更为可靠。因为每张SIM卡都包含其独特的标识符和加密密钥，从而使网络能够识别和授权每个单独的连接，Tenorio说，私有5G网络的安全性是一个相当大的卖点。 此外，Tenorio表示，对于客户来说，接入也更为简单。他设想了一个面包店使用自己部署的私有5G网络的用例，他说：“你不需要密码。你不需要与柜台后面的店员交谈或扫描二维码。你只需要走进面包店，就进入了面包店的网络。” 至于移动性，Tenorio提出了一个可能依赖于附近5G基站存在的紧急救援应用场景，该基站会导致其范围内的设备发送ping信号。 Tenorio表示，在无人机上设置私有5G基站将使该无人机能够飞越灾区，并通过其空中网络向覆盖范围内的所有设备发送挑战信号以进行报告。任何接收到该信号且带有兼容SIM卡的设备都会用其唯一标识信息进行响应。 Tenorio说：“然后任何手机都会尝试注册，”Tenorio说，“然后你就会知道那里是否有人。” 不仅如此，因为ping信号来自带有SIM卡的设备，在上述场景中的私有5G救援无人机可能仅基于设备标识符就能提供关于每个人的关键信息。Tenorio说，私有5G的这种用户识别功能对于面包店老板——或任何其他商业客户——来说也并非无关紧要。 “如果你是面包店老板，”他说，“你实际上可以知道你的顾客是谁，因为任何走进面包店的人都会在你的网络上注册并留下他们的 。” 赢得时延竞赛 据德国多特蒙德工业大学电气工程教授Christian Wietfeld介绍，私有5G网络还带来了减少时延的可能性。他的团队已经测试了私有5G的部署——尽管Wietfeld说，他们还没有测试当前的Vodafone/Lime Microsystem基站——并发现私有5G能够提供更可靠的连接。 Wietfeld的团队将在9月于西班牙瓦伦西亚举行的IEEE国际个人、室内和移动无线电通信研讨会上发表他们的研究。他们发现，与Wi-Fi（IEEE 802.11无线标准）相比，在高负载网络中，私有5G可以提供高达10倍于Wi-Fi的连接速度。 Wietfeld说：“运营私有5G网络的额外成本和努力会在减少生产停机时间和减少货物交付延误方面得到回报，此外，对于校园内的远程驾驶等安全关键用例，私有5G网络提供了必要的可靠性和性能可预测性。” 对于Lime Networks来说，据该公司首席执行官兼创始人Ebrahim Bushehri介绍，挑战在于开发一种私有5G基站，该基站能够最大限度地提高开发人员所能设想的各种应用的通用性和开放性，同时仍然保持合理的成本并保留低功耗。 布什里说：“该解决方案必须是超便携的，并配备可选的电池组，可以安装在无人机和自主机器人上，用于远程和战术部署，如紧急响应场景和临时活动。” 与此同时，通过网站Crowd Supply对该设备进行众筹，使两家公司都能跟踪开发人员社区对这种技术的构想类型。

​文章作者： Aleksandar Dakić 原文地址： https://magazinmehatronika.com/edatec-ed-hmi3020-070c-hmi-recenzija/ Aleksandar Dakić《机电一体化》的杂志主编，同时Aleksandar 也是《机电一体化》杂志的创始人。拥有电气工程背景，并在专业期刊工作多年，他专注于《机电一体化》杂志的重点内容，并推动多项倡议。 ED-HMI3020-070C 总分：9.2分 性能: 9分 软件支持: 10分 外围设备和 IO: 10分 做工质量: 8分 价格: 9分 优点 许多网络选项 (千兆以太网 PoE、2.4/5 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5.0) 软件支持和稳定性在 SBC 领域，是无与伦比的 精心设计的扩展板提供了丰富的功能：SSD、用于 RTC 的不间断电源、扬声器和 RS232/485 网站上有详细的使用说明 缺点 屏幕相对较小，边框较大，且硬度为摩氏硬度 6 在满负荷连续运行时需要增加主动冷却 总结 ED-HMI3020-070C HMI 是一款完整的工业 HMI，基于 Raspberry Pi 5 设计，配备了7 英寸十点触控 LCD 屏幕和 RS232/485 通信，已实现千兆以太网、2.4/5 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth LE。丰富的开源和商业软件解决方案及专注的社区为这一 ARM 平台提供了顶尖解决方案。 过去,实现工业 HMI 设备曾是少数知名品牌的独家特权。起初出现的是廉价的克隆品,其质量参差不齐,只有爱好者在自用项目中才会采用。不久之后,市场上出现了第一批高性价比的优质型号,其性能完全满足最高标准。但它们的推广受到了一些限制。尽管市场不断推陈出新,但我们仍无法深入了解这些 HMI 设备的硬件和软件。 直到开源硬件的大玩家们登场。Raspberry Pi 率先证明了自家平台在工业领域的应用价值,甚至用它实现了自己工厂的控制系统。传统的 PLC 或工业 PC 的选择,如今变成了 PLC、工业 PC 或 SBC 三者并立。我们或许在 2020 年还对 SBC 在工业中的应用持怀疑态度,但如今我们已无需顾虑,只需思考一个问题：您是否意识到一款搭载 Linux 操作系统的 ARM Cortex-A76 四核 2.4 GHz CPU,配备 4GB（或 8GB）LPDDR4X 内存的平台,可以在工业过程控制和监测领域中能够完成多少任务？如果再加上一个 7 英寸 1024x600 分辨率的触摸 LCD 屏和 RS232/485 接口,那就是我们今天要评测的 ED-HMI3020-070C HMI 设备。 ED-HMI3020-070C HMI 硬件 ED-HMI3020-070C 设备以标准纸箱包装,表面贴有标签,内部用硬质海绵很好地固定。除了显示屏,包装中还附有几个螺丝和金属支架,能够方便地安装到面板上。HMI 设备本身十分紧凑,需要接入标准的 Raspberry Pi 或其他 5.1VDC/5A 的高质量 USB 电源供电。由于预装了 Raspberry Pi 32 位桌面操作系统,上电后即可直接使用。 尽管该显示屏支持 10 点触控,但并未预装虚拟键盘,因此您需要使用物理键盘和鼠标,至少在初期使用时是如此。 我们的型号采用 7 英寸显示屏,但也有 10.1 英寸屏幕版本。两者性能基本一致,只是 7 英寸屏略亮一些,达到 400 cd/m2,对比度为 1:800,最高分辨率为 1024×600,而 10.1 英寸屏的分辨率为 1280×800。两款显示屏响应时间都为 30 ms,可视角度均为 85°。 有效显示区域尺寸为 154×86 mm,周围有 1.5 cm 宽的黑色边框,无法用于显示内容。这在工业领域比较普遍,不过确实不如现代手机或平板电脑的屏幕方案。该显示屏表面硬度为 6H 级,容易被刮花,需要注意保护。 显示屏的背面和边缘都由金属外壳保护,外壳周围有2毫米厚的灰色装饰边框。这种金属外壳不仅为显示电子元件提供保护,在日常使用中也不会打开。外壳背面有两个接口连接器,一个用于电源输入,另一个是MIPI DSI 接口。 在我们的样机上,没有看到MIPI CSI接口,该接口通常只出现在集成有8MP摄像头的机型上。外壳背面还有Raspberry Pi主板的安装支架,可以用四颗螺丝固定。外壳可以很容易地与显示屏分离,里面是搭载相关电子元件的单板计算机。整个外壳完全由金属制成,侧面有开孔用于空气流通,但没有安装任何风扇。 当我们观察这个金属外壳时,最引人注目的是上面的大块黑色被动式散热片,上面印有 Edatec 的标识。这个散热片完全遮挡住了单板计算机,并通过热界面材料与 CPU、内存和 R1 芯片接触进行散热。 外壳上还有用于 MIPI CSI、MIPI DSI 和 PCIe 扁平电缆的接口孔、电池连接器、UART 接口和 PoE 引脚。侧面还有 GPIO 接口,这里用于连接扩展板。由于这个型号的目标应用是工业级 HMI,因此这个 GPIO 接口主要用于连接扩展板的信号。 上海晶珩采用 CNC 加工金属制作了这款开放式被动散热外壳,并将其作为独立产品销售。我们可以将其识别为"Passive Cooling Open CNC Raspberry Pi 5 Case"。 这种外壳由两块金属散热片组成: 上面的散热片与 Edatec ED-HMI3020-070C HMI 使用的散热片完全相同。 下面的散热片完全覆盖有热界面材料,直接贴合在 Raspberry Pi 5 主板的底部,形成夹芯结构。 这两块散热片都是通过四颗长螺丝固定在一起的。该设计不需要额外的风扇,依靠开放环境中的自然对流进行散热。 树莓派5 CNC 开放式散热外壳 我们从之前的测试中知道,自由的空气流通足以保持处理器在工作温度范围内,但我们对这种被动解决方案在完全封闭的机箱中表现如何感到怀疑,因为机箱内还有额外的 SSD。测试结果显示,37 分钟后还是会出现热量限制,温度缓慢上升,最终达到 80°C。因此,会降低工作时钟频率,以阻止温度继续上升,因为在封闭的机箱中,这种温度可能会危及 SSD 和其他电子元件。 规定的工作环境温度范围是 -25°C 到 60°C。我们是在 30°C 的环境温度下进行的加热测试。因此我们建议按照HMI外壳上的开口充分排除机柜内的热空气。 在 Raspberry Pi 机箱内部, 还有一个额外的扩展板,可以扩展 Raspberry Pi 5 SBC 本身的通信功能。 对于需要快速访问大量数据的应用场景,增加 SSD 驱动器非常重要。这个 SSD 驱动器安装在机箱的底部,隐藏在视线之外。由于 SSD 在工作时自然会发热,而它又没有与机箱底部接触的热界面层,因此其产生的热量会直接散发到空气中,而不会传导到 SBC 主板底部。 这款机箱支持安装尺寸为 2242 的 M.2 NVMe SSD,也兼容 2260 和 2230 尺寸的 SSD。但常见的 2280 尺寸由于过长无法安装。 根据型号不同,内置的 SSD 容量可以是 128GB 或 256GB,也有不带 SSD 的版本。测试显示,内置的 SSD 质量良好,读写速度分别达到 469MB/s 和 404MB/s,在 PCIe Gen3 模式下读取速度甚至高达 890MB/s,访问延迟为 0.05ms。 不过,在工业环境中是否应该完全发挥这种极高的硬件性能,这需要项目团队在每个现场进行权衡。 机箱右侧还有一个黑色的塑料盒,内装有一个 4Ω 3W 的扬声器。在我们的样品中,在音频播放过程中,这个扬声器一直存在劈啪声。我们无法确定是硬件质量问题,还是某些线缆或连接器出现了问题。 ED-HMI3020-070C 内部 在这个扩展板上还焊接了一个以太网供电(PoE)模块,除此之外还提供了以下功能: 额外的蜂鸣器 音频输入和输出接口 工业级 RS232 和 RS485 连接接口 所有这些信号接口都引出到了机箱背面。在扩展板上还添加了一个超级电容(SuperCAP)以及 CR1220 备用电池支持,以确保即使主机供电断开,实时时钟(RTC)和系统时钟也能持续供电保持稳定。 在机箱的左侧面从左到右依次排布有以下元件: 4个指示灯:一个可编程的绿色ACT指示灯、一个红色PWR电源指示灯(当HMI开机时亮起)、两个用于可视化UART通信的绿色COM1和COM2指示灯。 两个3.5mm立体声音频接口,一个用于音频输入,一个用于音频输出。 一个组合式RS232/RS485接口,带有120Ω的终端电阻,使用Phoenix端子连接。 ED-HMI3020-070C HMI设备只有一组RS232/RS485接口,这对于HMI设备的使用已经足够了。如果需要更多的通信接口和线路,可以考虑选择上海晶珩的 CM4 Industrial 设备,它具有更多的端口和通信接口,但没有内置显示屏。 之前提到的那些连接器都是通过扩展板实现的。接下来介绍的是Raspberry Pi 5主板本身的连接器: 两个USB-A 2.0接口,传输速度为40/3.3MB/s 两个USB-A 3.0接口,传输速度为394/322MB/s 一个千兆以太网PoE接口 除此之外,Raspberry Pi 5以及这个HMI设备还集成了2.4GHz/5GHz Wi-Fi和5.0 Bluetooth LE,这使得它非常适合用于边缘计算应用,可以无缝接入有线或无线网络。 在Raspberry Pi 5主板的另一侧,有两个micro HDMI接口和一个USB-C电源接口。micro HDMI接口可以输出4K 60Hz的高清视频,因此可以连接两个大尺寸的信息显示屏,可以在这两个4K屏上单独显示桌面或者分屏显示。不过micro HDMI接口的物理结构比较脆弱,且排布也比较紧凑,这在实际使用中可能会带来一些不便。 ED-HMI3020-070C HMI 端口 在Raspberry Pi 5主板上还有一个microSD卡槽,用于插入存储卡。我们在测试microSD卡的速度时,使用了Flexxon FxAdv II嵌入式计算机和Raspberry Pi专用的microSD卡,它在我们的测试中表现出色,具有出色的读写速度和安全特性。读取速度达到93.3MB/s,写入速度达到40MB/s,访问延迟仅0.42ms。 紧挨着microSD卡槽,还有一个用于开/关按钮的开口。这个按钮终于在Raspberry Pi 5型号上集成到主板上了,需要使用尖头物品才能触发,避免了意外触发的问题。 在工业环境中,设备必须正确接地,这一点上海晶珩在设计这款HMI设备时是已经考虑到的。他们在金属外壳上专门设计了一个接地触点,这有效解决了静电问题,确保了这款触摸屏HMI设备的可靠性和安全性。 ED-HMI3020-070C HMI 软件 这款HMI设备的核心是基于Raspberry Pi 5单板计算机。因此,预装的操作系统应该是Raspberry Pi OS,可以选择32位或64位版本,桌面或服务器版本。 最佳选择是下载64位版本的Raspberry Pi OS桌面版,基于Debian 12(bookworm),这可以最好地发挥ED-HMI3020-070C HMI的硬件性能。 不过,在安装原版Raspberry Pi OS之后,还需要额外添加驱动程序,以支持HMI设备扩展卡的所有功能。这个定制过程可以通过上海晶珩的网站上提供的详细说明和脚本来完成。 使用官方的Raspberry Pi OS有两大好处:一是能确保系统始终保持最新,二是可以充分利用为Raspberry Pi设计的大量应用程序和软件包。32位版本还能向后兼容更多旧版应用程序。 因此"Powered by Raspberry Pi"这个标识对于这款HMI产品来说非常重要和恰当。 在工业应用方面,除了可以编写自定义应用程序之外,还可以使用一些优秀的付费和免费软件包。FUXA是一款开源的SCADA系统,非常适合在这个平台上使用。 还应该考虑使用openPLC作为SBC控制软件包,用于编写标准的梯形图程序,以及Node-RED这个低代码编程工具。 在智能家居领域,最常用的是Home Assistant Supervised系统,它拥有大量针对不同网络设备的现成模块。 FUXA：https://github.com/frangoteam/FUXA Node-RED：https://nodered.org/ 结论 ED-HMI3020-070C HMI是一款集开放软硬件于一体的产品,采用了现代SBC技术、强大的ARM处理器内核,并具有人工智能神经网络的应用潜力,为工业控制带来了新的可能。 Raspberry Pi平台已经在机械和过程自动化领域得到广泛认可和认证。其出色的软件支持,从早期开发到现在保持了很好的向下兼容性,催生了大量免费和商业的管理及可视化工具,成为行业标准。 将工业通信标准集成到这个平台上,不仅带来了出色的性能,还确保了安全性和可靠性,使其完全融入到生产过程中。 除了基于Raspberry Pi 4的工业PC产品线,上海晶珩还推出了基于更强大、更现代的Raspberry Pi 5平台的HMI设备。 ED-HMI3020-070C HMI产品集开放、现代、强大的硬件和软件于一体,为工业自动化领域提供了全新的解决方案。 ED-HMI3020-070C HMI设备的价格在200美元到300美元之间,根据内存容量、集成SSD的大小以及触摸屏尺寸的不同而有所差异。与同类产品相比,其性能和可靠性明显更优。 这个硬件平台得到了开源社区和商业生产商的广泛支持。比如 CODESYS 提供的"Codesys control for Raspberry Pi"软件,使这个平台与传统的工业自动化和过程控制硬件产品相比肩。 除了工业自动化,这种基于Raspberry Pi的HMI设备也广泛应用于智能建筑、精准农业、监测和检测等领域,以及嵌入式和边缘计算解决方案。 Codesys control for Raspberry Pi： https://store.codesys.com/en/codesys-control-for-raspberry-pi-sl.html ED-HMI3020-070C HMI更多信息： https://www.edatec.cn/cn/HMI/hmi3020.html