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为什么使用支持 Wi-Fi 功能的触摸屏作为紧凑型 IIoT 的用户接口及如何实现这一目的
工业自动化 (IA) 设备的用户接口范围很广，从带层叠菜单的复杂的多屏幕面板，到简单到只有一个标有 ON/OFF 的大型橙色开关。Leonardo da Vinci 曾说过，用户接口必须尽可能简单，但不能更简单。接口需要与任务相适应，无需不必要的复杂化。
在工业自动化系统中，有时需要在被操作的系统附近安装一个紧凑型用户接口，而当系统被重新配置时，该用户接口能方便地重新定位。用户接口具有触摸屏显示器的灵活性，可以与设备进行无线通信。这对于工业物联网 (IIoT) 应用和家庭自动化项目都是非常有用的。这种应用可以是简单的灯光遥控器或打开车库门。
我曾见过实验室技术人员设置了一台连接本地网络的专用笔记本电脑，用于执行简单的控制任务，包括打开和关闭灯光、控制风扇以及使用螺线管打开门锁。这个系统很不错，但缺乏基本的安全性。例如，如果笔记本电脑与网络断开连接，作为一种故障保护措施，此时应打开所有的灯和门锁。
一种更洁净、更有效且具有适当安全性的解决方案就是无线联网触摸屏。MikroElektronika 能够生产一些相当不错的单板计算机 (SBC) 系统，包括 MIKROE-3923 嵌入式评估板。在明亮的 3.5 英寸 320 x 240 薄膜晶体管 (TFT) 显示器上配备了一块容式触摸屏（图 1）。该板可由通过 USB-C 连接器充电的单芯锂电池供电，支持 USB 主机和设备模式。
图 1：从正面和反面看，MIKROE-3923 有一块 3.5 英寸 320 x 240 TFT 显示屏。显示屏上配备一块容式触摸屏，四周采用引人注目的保护性边框。该评估板采用了一些传感器和一个蜂鸣器，可以使用 Wi-Fi 进行本地连接。（图片来源：MikroElektronika）
MIKROE-3923 的颜色深度为 24 位，使用六个高亮度的 LED，具有 500:1 的高对比度。所以，其显示屏高亮、清晰，在大多数照明条件下都能看到。这对于光线明亮的工业设施以及可能偶尔暴露在阳光下的家庭自动化系统尤为重要。触摸屏支持多点触摸以及手势操作。这在操作者可能需要快速关闭系统的关键情况下非常有用，例如，在整个显示屏上快速向下滑动。
该板支持 MikroElektronika 的 mikroBUS 扩展针座，可连接兼容 mikroBUS 的设备。MikroElektronika 的 MIKROE-2336 CC3100 mikroBUS Click Wi-Fi mikroBUS 扩展板（图 2）可以轻松地插入扩展针座，实现与设施的 Wi-Fi 网络之间的可靠连接。此外，CC3100 Click 还可作为一个 Wi-Fi 接入点。这在工业或家庭自动化系统中可能是一个显著的优势，因为该点可以作为中央接入点并控制一台用于处理直接与 MIKROE-3923 联网的系统的计算机。这将简化联网和维护，提高系统可靠性。
图 2：MikroElektronika 的 CC3100 Click Wi-Fi mikroBUS 扩展板可以向 MIKROE-3923 提供可靠的 Wi-Fi 连接。该扩展版可以作为现有 Wi-Fi 网络的一个节点，或者作为一个 Wi-Fi 接入点。（图片来源：MikroElektronika）
MIKROE-3923 有一个音频编解码器，支持大多数常见的音频格式。当扬声器连接到板上安装的 3.5 mm 插孔时，可以用来向操作员提供声音反馈，包括使用合成语音功能的口头通知以及清晰的触摸屏点击声。
MIKROE-3923 的传感器包括一个三轴加速计和一个磁力计。在一个有许多人进出的大型 IIoT 设施中，这些传感器可用于检测设备未经授权的移动或拆除。如果检测到未经授权的移动或篡改，MIKROE-3923 可通过 Wi-Fi 向安全系统发送警报，还可通过扬声器发出声音警报。
该板的主处理器采用了 NXP 的 MK64FN1M0VDC12 120 MHz Arm Cortex-M4，该处理器有一个浮动处理器单元 (FPU)。该板有 1MB 程序存储器闪存、256 KB SRAM 以及足够的、用于复杂边缘处理的处理能力。此外，MIKROE-3923 还可以作为工业设备的主 SBC，不仅作为用户接口，还可作为连接设备的中央控制计算机。
MIKROE-3923 有一个 microSD 卡插槽，可用于数据存储，也可用于升级 MK64FN1M0VDC12 的固件。MIKROE-3923 还有一个 8 MB 闪存模块，可以用作程序闪存或非易失性数据存储器。这使得 MIKROE-3923 可以存储应用常数或校准数据，还可以执行系统操作的数据记录功能。这在家庭自动化系统中可用于记录一段时间的温度，或在工业自动化系统中记录性能数据，以便日后检查，从而通过提高效率找到降低成本的方法。
总结
IA、IIoT 和家庭自动化领域的发展往往需要灵活的用接口选项，这些接口外形紧凑、使用简单并可在明亮的光线下查看。有了足够的处理能力和 Wi-Fi 连接功能，一个紧凑的触摸屏用户接口就可以执行更多的任务，而不只是作为控制面板。触摸屏还可以作为复杂设备或 IIoT 网络的主要控制计算机，以简化操作并简化维护工作。
关于此作者
Bill Giovino 是一名电子工程师，拥有美国雪城大学的电气工程学士学位，是先后从设计工程师、现场应用工程师跨界到技术营销部门的少数成功人士之一。
25 年来，Bill 一直喜欢在技术和非技术用户面前为包括 STMicroelectronics、Intel 和 Maxim Integrated 在内的许多公司推广新技术。在 STMicroelectronics 工作期间，Bill 作为领头人帮助该公司在微控制器领域取得了早期成功。在 Infineon，经过 Bill 精心策划，该公司的首个微控制器设计便在美国汽车领域大获全胜。作为 CPU Technologies 公司的营销顾问，Bill 帮助了许多公司，让其表现不佳的产品大获成功。
Bill 是物联网的早期尝试者，包括将第一个完整的 TCP/IP 协议栈植入微控制器。Bill 秉持“教育式销售”信条，在通过在线促销产品时强调清晰明了的书面沟通的重要性。他是广受欢迎的 LinkedIn 半导体市场营销群的群主，精通 B2E。
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