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HMI人機互動硬體設計參考

MYD-Y6ULX-HMI 是米爾電子設計的基於 NXP 公司 i.MX 6UL/6ULL 系列處理器的嵌入式開發板。為 HMI 人機介面等應用提供儘可能完善的開發資源。
MYD-Y6ULX-HMI 套件提供 Linux 4.1.15 作業系統的核心原始碼,使用者手冊、底板 PDF原理圖、外設驅動、BSP 原始碼包、開發工具等相關資料。為開發者提供了穩定的設計參考和完善的軟體開發環境,能夠有效幫助開發者提高開發效率、縮短開發週期、優化設計質量、加快產品研發和上市時間。

HMI人機互動硬體設計

硬體設計
1.核心板硬體電路設計

2、底板硬體電路設計
2.1 電源
底板支援 DC 12V~24V 供電,整板電路包括 12V、5V、3.3V、3V (RTC 電源),LCD升壓電路,LCD 背光電路共 6 個。電源拓撲如下:
底板硬體電路設計

DCDC 可以提供比較高的電源轉換效率,降低整板功耗。LDO 能提供更小的紋波。12V/24V 轉 5V 輸出採用 DCDC 晶片 TPS54335ADDAR。5V 轉 3.3V 選用了 LDO。RTC 電池輸入是一個可選的電源 輸入,當系統掉電時,RTC 不需要工作,則可以不提供此路電源。

2.2 啟動位配置開關
i.MX6UL 和 i.MX6ULL 啟動時會首先執行晶片內部固化的 Boot ROM。Boot ROM 會根據 BOOT_MODE 暫存器、eFUSEs 等狀態來判斷下一步執行動作。底板上預留了一個 4bit滑動開關來預設啟動裝置。具體原理如下:
硬體設計

上圖中 DNP 器件表示沒有焊接。NAND Flash 版本和 eMMC 版本這裡啟動設定存在差異。對於 NAND Flash 版本不焊接 R156、R158,焊接 R155、R157;對於 eMMC 版本不焊接 R155、R157,焊接 R156、R158。

滑動開關的 Bit1 和 Bit2 用於選擇啟動裝置,對 NAND Flash 版本具體設定如下:
在這裡插入圖片描述

對 eMMC 版本具體設定如下:
在這裡插入圖片描述
滑動開關的 Bit3 和 Bit4 用於選擇啟動型別具體設定如下:
在這裡插入圖片描述

2.3 乙太網
MYB-Y6ULX-HMI 底板搭載了一路 10/100M 的乙太網,採用標準的 RJ45 網口座子。乙太網PHY晶片使用的是Microchip的LAN8720A,通過RMII方式連線到了處理器的ETH1控制器。其中 ETH1 乙太網 PHY 是整合在 MYC-Y6ULX 核心模組上。ETH1 連線方式圖參考如下,其中 U9 是 ESD 防護器件。硬體設計

2.4 USB
i.MX6ULL 和 i.MX6UL 晶片內建兩路 USB 控制器,均支援 USB OTG 功能。
MYB-Y6ULX-HMI 將其中一路通過 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 晶片擴展出 2 路 USB 埠。其中一路 USB 訊號在底板上設計成 USB Host,採用 USB Type A 端子。
USB OTG 介面具體設計如下,介面採用 Micro USB AB 型座子,可以根據接入的裝置自動切換電源狀態。
在這裡插入圖片描述


USB Hub 相關電路設計如下:
在這裡插入圖片描述

USB Host 電路設計如下:
在這裡插入圖片描述

2.5 Camera
處理器最高支援 24bit 的並行攝像頭介面。由於晶片管腳的複用關係,MYB-Y6ULX-HMI 上沒有把 24bit 的攝像頭預留出來,只保留了 8bit 並行攝像頭介面。使用者可以選配米爾科技的 MY-CAM011B 攝像頭模組。攝像頭模組詳細資訊可以訪問http://www.myir-tech.com/product/my_cam011b.htm
攝像頭介面管腳定義如下圖:
在這裡插入圖片描述

2.6 LCD 顯示和觸控功能
i.MX 6UL/6ULL 支援最大解析度 1366 x 768 顯示。MYB-Y6ULX-HMI 搭載一路 16BitRGB LCD 介面,觸控功能支援 4 線電阻觸控式螢幕和電容觸控式螢幕。介面電路設計如下圖。
在這裡插入圖片描述

2.7 UART
i.MX6ULL 和 i.MX6UL 系列處理器最高可達 8 路非同步串列埠。由於晶片的管腳複用關係,MYB-Y6ULX-HMI 底板擴展出了 1 路 TTL 電平三線除錯串列埠,1 路三線 RS232 通訊串列埠和一路 RS485 通訊串列埠。

4.2.7.1 除錯串列埠
MYB-Y6ULX-HMI 提供一路除錯串列埠,可用作 Linux 終端除錯系統。除錯串列埠採用2.54mm 間距的 3 Pin 排針。電平標準為 3.3V LVTTL,使用者可以搭配 USB 轉 UART 線使用。米爾科技提供的選配型號為 MY-UART012U,更詳細資訊請訪問以下網址,
http://www.myir-tech.com/product/my_uart012u.htm
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2.7.2 RS232 通訊串列埠
MYB-Y6ULX-HMI 搭載一路 RS232 介面,收發器選用的是 SP3232EEY-L,此路串列埠連線到了處理器的 UART2 串列埠控制器上。RS232 端連線到了 6Pin 接線端子上。
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2.7.3 RS485 通訊串列埠
MYB-Y6ULX-HMI 搭載一路 RS485 介面,收發器選用 EXAR 公司的 SP3485EN-L。此路串列埠連線到了處理器的 UART4 串列埠控制器上。
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2.8 RTC 備份電池
MYB-Y6ULX-HMI 搭載了一個後備電池座,可以接 2032 大小的不可充電鈕釦電池。當系統掉電時,可用於維持 CPU 內部 RTC 以及外部 RTC 實時時鐘的運作。當鈕釦電池只供給外部 RTC 實時時鐘供電,時間可以保持數年。其電路結構如下圖所示:
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2.9 Micro SD
i.MX 6UL/6ULL 晶片有兩個 SD 卡控制器。SD1 在板上通過標準的 Micro SD 卡座擴展出來,可以儲存啟動資訊,直接從 TF 卡啟動。SD1 採用 4Bit 模式,電平標準為 3.3V。
具體設計如下圖所示:
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2.10 復位電路
MYB-Y6ULX-HMI 復位按鍵電路設計如下。
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2.11 蜂鳴器
MYB-Y6ULX-HMI 蜂鳴器電路設計如下。
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2.12 擴充套件介面
MYB-Y6ULX-HMI 提供了 2 個 2.0mm 間距的 2x20pin 雙排針方便使用者用於訊號擴充套件,雙排針引出的訊號管腳定義和原理圖如下。雙排針採用 Leyconn 公司的物料,物料型號3222205310881。雙排母物料型號是 226220141530。
此外米爾提供了擴充套件板 MYB-Y6ULX-HMI-4GEXP 的參考設計。
在這裡插入圖片描述

以上是MYD-Y6ULX-HMI人機介面參考設計的硬體設計說明,希望對應用者有幫助。