HMI人机交互硬件设计参考

时间:2024-03-27 15:30:26

MYD-Y6ULX-HMI 是米尔电子设计的基于 NXP 公司 i.MX 6UL/6ULL 系列处理器的嵌入式开发板。为 HMI 人机接口等应用提供尽可能完善的开发资源。
MYD-Y6ULX-HMI 套件提供 Linux 4.1.15 操作系统的内核源码,用户手册、底板 PDF原理图、外设驱动、BSP 源码包、开发工具等相关资料。为开发者提供了稳定的设计参考和完善的软件开发环境,能够有效帮助开发者提高开发效率、缩短开发周期、优化设计质量、加快产品研发和上市时间。

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硬件设计
1.核心板硬件电路设计

2、底板硬件电路设计
2.1 电源
底板支持 DC 12V~24V 供电,整板电路包括 12V、5V、3.3V、3V (RTC 电源),LCD升压电路,LCD 背光电路共 6 个。电源拓扑如下:
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DCDC 可以提供比较高的电源转换效率,降低整板功耗。LDO 能提供更小的纹波。12V/24V 转 5V 输出采用 DCDC 芯片 TPS54335ADDAR。5V 转 3.3V 选用了 LDO。RTC 电池输入是一个可选的电源 输入,当系统掉电时,RTC 不需要工作,则可以不提供此路电源。

2.2 启动位配置开关
i.MX6UL 和 i.MX6ULL 启动时会首先执行芯片内部固化的 Boot ROM。Boot ROM 会根据 BOOT_MODE 寄存器、eFUSEs 等状态来判断下一步执行动作。底板上预留了一个 4bit滑动开关来预设启动设备。具体原理如下:
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上图中 DNP 器件表示没有焊接。NAND Flash 版本和 eMMC 版本这里启动设置存在差异。对于 NAND Flash 版本不焊接 R156、R158,焊接 R155、R157;对于 eMMC 版本不焊接 R155、R157,焊接 R156、R158。

滑动开关的 Bit1 和 Bit2 用于选择启动设备,对 NAND Flash 版本具体设置如下:
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对 eMMC 版本具体设置如下:
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滑动开关的 Bit3 和 Bit4 用于选择启动类型具体设置如下:
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2.3 以太网
MYB-Y6ULX-HMI 底板搭载了一路 10/100M 的以太网,采用标准的 RJ45 网口座子。以太网PHY芯片使用的是Microchip的LAN8720A,通过RMII方式连接到了处理器的ETH1控制器。其中 ETH1 以太网 PHY 是集成在 MYC-Y6ULX 核心模块上。ETH1 连接方式图参考如下,其中 U9 是 ESD 防护器件。HMI人机交互硬件设计参考

2.4 USB
i.MX6ULL 和 i.MX6UL 芯片内置两路 USB 控制器,均支持 USB OTG 功能。
MYB-Y6ULX-HMI 将其中一路通过 Micro USB 座子直接引出,可以用作Device 或者Host 使用;另一路使用 USB Hub 芯片扩展出 2 路 USB 端口。其中一路 USB 信号在底板上设计成 USB Host,采用 USB Type A 端子。
USB OTG 接口具体设计如下,接口采用 Micro USB AB 型座子,可以根据接入的设备自动切换电源状态。
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USB Hub 相关电路设计如下:
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USB Host 电路设计如下:
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2.5 Camera
处理器最高支持 24bit 的并行摄像头接口。由于芯片管脚的复用关系,MYB-Y6ULX-HMI 上没有把 24bit 的摄像头预留出来,只保留了 8bit 并行摄像头接口。用户可以选配米尔科技的 MY-CAM011B 摄像头模块。摄像头模块详细信息可以访问http://www.myir-tech.com/product/my_cam011b.htm
摄像头接口管脚定义如下图:
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2.6 LCD 显示和触摸功能
i.MX 6UL/6ULL 支持最大分辨率 1366 x 768 显示。MYB-Y6ULX-HMI 搭载一路 16BitRGB LCD 接口,触摸功能支持 4 线电阻触摸屏和电容触摸屏。接口电路设计如下图。
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2.7 UART
i.MX6ULL 和 i.MX6UL 系列处理器最高可达 8 路异步串口。由于芯片的管脚复用关系,MYB-Y6ULX-HMI 底板扩展出了 1 路 TTL 电平三线调试串口,1 路三线 RS232 通讯串口和一路 RS485 通讯串口。

4.2.7.1 调试串口
MYB-Y6ULX-HMI 提供一路调试串口,可用作 Linux 终端调试系统。调试串口采用2.54mm 间距的 3 Pin 排针。电平标准为 3.3V LVTTL,用户可以搭配 USB 转 UART 线使用。米尔科技提供的选配型号为 MY-UART012U,更详细信息请访问以下网址,
http://www.myir-tech.com/product/my_uart012u.htm
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2.7.2 RS232 通讯串口
MYB-Y6ULX-HMI 搭载一路 RS232 接口,收发器选用的是 SP3232EEY-L,此路串口连接到了处理器的 UART2 串口控制器上。RS232 端连接到了 6Pin 接线端子上。
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2.7.3 RS485 通讯串口
MYB-Y6ULX-HMI 搭载一路 RS485 接口,收发器选用 EXAR 公司的 SP3485EN-L。此路串口连接到了处理器的 UART4 串口控制器上。
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2.8 RTC 备份电池
MYB-Y6ULX-HMI 搭载了一个后备电池座,可以接 2032 大小的不可充电纽扣电池。当系统掉电时,可用于维持 CPU 内部 RTC 以及外部 RTC 实时时钟的运作。当纽扣电池只供给外部 RTC 实时时钟供电,时间可以保持数年。其电路结构如下图所示:
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2.9 Micro SD
i.MX 6UL/6ULL 芯片有两个 SD 卡控制器。SD1 在板上通过标准的 Micro SD 卡座扩展出来,可以储存启动信息,直接从 TF 卡启动。SD1 采用 4Bit 模式,电平标准为 3.3V。
具体设计如下图所示:
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2.10 复位电路
MYB-Y6ULX-HMI 复位按键电路设计如下。
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2.11 蜂鸣器
MYB-Y6ULX-HMI 蜂鸣器电路设计如下。
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2.12 扩展接口
MYB-Y6ULX-HMI 提供了 2 个 2.0mm 间距的 2x20pin 双排针方便用户用于信号扩展,双排针引出的信号管脚定义和原理图如下。双排针采用 Leyconn 公司的物料,物料型号3222205310881。双排母物料型号是 226220141530。
此外米尔提供了扩展板 MYB-Y6ULX-HMI-4GEXP 的参考设计。
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以上是MYD-Y6ULX-HMI人机界面参考设计的硬件设计说明,希望对应用者有帮助。