工業和消費者HMI系統中的擴充套件記憶體

一般而言，人機介面（HMI）是使人能夠與機器，系統或裝置連線的使用者介面或儀表板。HMI由硬體和軟體組成，這些硬體和軟體允許將使用者輸入轉換為機器的控制訊號，進而向使用者提供反饋。HMI技術已在幾乎每個行業中使用，包括製造，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製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行動式介面到複雜的監控和資料採集（SCADA）操作皮膚。隨著我們進入工業4.0時代，HMI變得無處不在，而尺寸卻在縮小並且變得更加便攜。
 
隨著物聯網（IoT）的出現，支援HMI的消費電子產品（例如智慧恆溫器，監控攝像頭和智慧家電）獲得了巨大發展。這些消費類電子裝置的HMI需要具有較小的外形尺寸，以便能夠輕鬆整合到這些空間受限的系統中。因此在工業HMI和用於消費類電子產品的HMI中，都強烈要求透過使用小尺寸，低引腳數的半導體元件來縮小PCB尺寸。此外，由於啟用HMI的消費電子產品通常由電池供電，因此需要所有元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，並使用 或PSRAM用於程式碼執行和圖形緩衝。但是，這種方法極大地損害了HMI系統的設計簡便性，功耗和佔地面積。
 
考慮一個典型的128MB SDR SDRAM或PSRAM，它需要32個裝置引腳來進行資料傳輸。這些儲存器迫使使用具有高I/O引腳數的控制器，並透過增加布線擁塞使PCB設計複雜化。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周圍分佈多個電源軌。這需要更多的PCB空間，並消耗更多的功率，這加劇了PCB設計的挑戰。

 

 
最佳化系統設計的另一種方法是使用HyperRAM代替SDRAM和 在工業和消費類HMI應用中執行程式碼執行和圖形緩衝（參見圖1）。工業和消費類HMI系統通常不渲染影片，並且所使用的影像具有中低解析度。這意味著具有400MBps頻寬的64MB或128MB RAM通常足以用於圖形緩衝。但是，在許多傳統的HMI設計中，由於密度低於1GB的SDRAM已過時，因此必須使用超額配置的SDRAM。
 
HyperRAM提供400MBps的高頻寬，與SDR SDRAM或DDR SDRAM或並行ADMUXP  相當。但是，它可以採用更小的佔位面積（48mm 2），低引腳數（用於資料傳輸的12引腳）封裝。
 
擴充RAM需求
內部和擴充套件RAM的組合大小是確定如何執行復雜演算法或使用控制器或FPGA/SoC顯示高解析度圖形時最重要的因素之一。
 
足夠的RAM或系統記憶體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還可以兼作堆疊/堆儲存，以供應用程式程式碼用來實現需要上下文和狀態儲存空間的多層服務中例程（ISR）。在圖2中估算了HMI系統中影像緩衝所需的RAM密度，它是幀數，解析度和色深的函式。