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基于ARM处理器的高速、大容量POP文本显示器开发
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一、 本项目的技术和产业发展背景和必要性
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人机界面产品的基本概念
人机界面（Human-Machine Interface），是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快、兴趣增强，从而提高设备的使用效率。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写 。
人机界面产品（以下简称HMI产品）是工业自动化系统中用来连接可编程序控制器（PLC:Programmable Logic Controller）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备；人机界面产品由硬件和软件两部分组成。
人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括中央处理单元、显示单元、输入单元、通讯接口单元、数据存贮单元等，其中处理单元的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI产品的核心单元。根据HMI产品的等级不同，中央处理单元可分别选用8位、16位、32位的处理器。
HMI产品的软件一般分为两部分：即运行于HMI产品嵌入式硬件系统中的实时管理软件和运行于PC机Windows操作系统下的工程画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI产品的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行、USB等通讯接口，把编制好的“工程文件”下载到HMI产品的中央处理器中运行。
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人机界面产品国、内外研究及发展趋势WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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人机界面产品的发展历史：WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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人机界面产品的发展是随着工业自动化技术的发展应运而生的，同时随着计算机软硬件技术和大规模集成电路技术的飞速发展，人机界面产品也在不断的发展和级别中，人机界面的发展大致可分为如下几个阶段：WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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1、20世纪80年代以前：由状态指示灯和机械开关等组成的人机操纵界面屏WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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2、20世纪80年代：由数码管、字符显示终端和键盘等组成的字符人机界面产品WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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3、20世纪90年代：由8位单片机、多种输入设备（如触摸屏）和光栅图形显示设备、 个人计算机（PC），工作站等组成的智能人机交互设备。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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4、21世纪2000年以后：基于超大规模集成微处理器（16位单片机、32位微处理器）、嵌入式实时操作系统、液晶显示单元、网络单元等组成的新一代人智能机界面产品。WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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新一代智能人机界面产品的分类：WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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一类产品：薄膜键盘输入的HMI产品，显示尺寸小于5.7寸，画面组态软件免费，仅支持一个串行接口设备，一般可称为小型人机界面或文本显示器，易使用、价格低、常用于小型机械设备的电气控制中，市场占有率巨大。
二类产品：触摸屏输入的HMI产品，显示屏尺寸为5.7ˊ～12.1寸，同时支持2个串行接口设备，无网络接口。画面组态软件免费，一般可称为“触摸屏”，使用较复杂、价格中等、用于中型机械设备，市场占有率较大。
三类产品： 基于工业平板PC计算机的、具有多种通讯接口（如网络接口）、多功能的HMI产品，界面显示屏的尺寸大于10.4寸，画面组态软件收费，一般称为计算机控制单元，使用复杂、价格高、大型工业设备中使用，市场占有率低。
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随着超大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显，中低端的HMI产品的性能将越来越强，高端产品的价格也将越来越向中低端靠拢；5.7寸以上的HMI产品将全部是彩色显示屏，屏的寿命也将更长。由于核心微处理器单元的成本、大规模集成电路成本和液晶显示器硬件成本的进一步降低，HMI产品将向两个方向发展，其一：以工业平板PC计算机为HMI硬件的高端产品，因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势，是未来HMI产品的高端发展方向。其二：小尺寸的（显示尺寸小于5.7寸）HMI产品，由于其在体积和价格上的优势，随着其功能（如增加IO功能、网络链接功能、多串口功能等）和性能（如采用32位高性能微处理器、加大存储容量等）的进一步增强，将在低端的中、小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用。
虽然人机界面产品发展了很多年，但由于性能及价格等因素的限制，欧美日等发达国家在自动化领域大比例应用基于微处理器的人机界面产品始于上世纪90代，而我国在自动化机械设备产品中大比例使用智能人机界面产品则始于本世纪初。随着计算机技术、液晶显示设备、集成电路、网络通讯技术的发展，HMI产品已经逐渐成为了主流自动化机械设备上的标配产品，同时HMI产品的应用行业范围也已经从开始的传统工业延伸到了交通、物流、市政、医疗设备、智能家居等需要人机交互的广阔领域中。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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当前国、内外人机界面产品市场情况：
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由于人机界面产品是从自动化领域中发展应用而来的，国际上各大工业自动化公司（西门子、施耐德、GE、三菱、OMRON等）都有自己的人机界面产品，且产品线主要集中在二、三类HMI产品。由于HMI产品在自动化领域里的应用比例大幅度提高，无论从深度还是广度方面都有了显著的成长，2006年以来这些知名的自动化公司也开始涉足一类小型HMI产品的开发和销售。
2003年我国台湾自动化厂商的HMI产品开始进入大陆国内市场，台湾这些公司的产品主要集中在二类HMI产品的开发和销售；我们国内的自动化厂商由于自有研发能力和自动化水平的限制，直到2004年才开始HMI产品的仿制和开发，到2008年为止，国内市场有不到十家公司真正开发了自主知识产权的人机界面产品，且产品主要集中在一、二类HMI产品。目前由于价格、易用性等原因，2006年以来，国产和台湾的HMI产品在中低端国内市场的占有率遥遥领先于国际上的知名厂商。plcjs.技.术_网
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当前国内、外人机界面产品中使用的技术情况：（以一、二类HMI产品为例）WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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硬件核心处理器及存储单元：P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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一类HMI产品 二类HMI产品WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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国外厂商： 32位微处理器、存储容量大 32位X86处理器、容量大 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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国内厂商： 8-16位微处理器、存储量小 32位RISC处理器、容量大WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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硬件接口（重要的性能指标）种类：WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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一类HMI产品 二类HMI产品P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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国外厂商： 双串口、以太网口 多串口、以太网口、打印口、音视频口等
国内厂商： 单一串口 双串口、打印口等WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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工具软件（画面组态软件）功能：
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国外厂商： 功能较完善、支持双串口、 功能完善成熟、具有数学运算功
支持网络链接、收费使用 能和宏指令、收费使用
国内厂商： 容易使用、满足大多数要求、主 不够成熟、支持宏指令、动画、
要以文字和图片为主、随硬件提供 曲线功能丰富、随硬件提供W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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实时运行行软件（HMI产品的任务执行软件）性能：WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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一类HMI产品 二类HMI产品WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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国外厂商： 实时性好，处理速度快 实时性好，处理速度快
国内厂商： 处理速度慢 实时性好，处理速度快
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从上面可以看出，国内小型人机界面产品（一类HMI产品）在性能上存在一些不足，主要表现在处理速度慢、功能简单，存储容量小，接口类型单一；虽然我们在产品的多样化方面已做出了努力，如开发了基于8位单片机处理器的双串口文本显示器、POP手持文本显示器等，但仍无法满足工业自动化设备对处理速度、大存储容量及组网链接的要求。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户