模組化:適合螢幕面板開發的方向

March 7, 2019 Robert Moss

觸控面板為開發者提供一個機會,能簡化人們與各種裝置互動的方法。從工業製程控制到消費者自助資訊站等,隨著各種產業對物聯網與工業物聯網技術的採用日益增加,也帶動了改進觸控面板的需求。

現在的觸控系統不僅能提供更高解析度的圖形,也能給予更加精密的功能,包括資料擷取與分析等。

這些系統中的創新關鍵,就是商用現貨 (COTS) 解決方案的模組化程序。這能將所有 CPU、記憶體與 I/O 集中在一個盒裝模組內,同時透過面板模組處理顯示畫面及所有的人機互動。兩者互相搭配,就能利用可用元件提供完整平台,開發出符合成本效益的觸控面板電腦產品。

在本文中,我們將會探索評估觸控面板電腦的條件,以及模組化在改善這些系統的過程中扮演什麼樣的角色。

以擴充性與升級能力簡化開發

以常見中介軟體或軟體庫為基礎的觸控面板系統,可簡化開發者的設計流程,並提高系統的擴充性。此方法可避免重新編寫應用程式代碼。也能在需要時輕易升級至更強大的處理器。

比起從頭開始打造傳統觸控面板 All-in-One 電腦,這種方法能提供許多優點。這樣的傳統方法受限於元件與組態的組合。

模組化可快速部署自訂觸控面板系統,同時縮短開發時間。盒裝模組具備擴充空間,可滿足應用程式需求。而觸控面板也能升級為更大的螢幕或採用全新技術,而無需重新設計系統。

多功能代表擁有更多選項

對觸控面板模組化設計來說,最重要的就是彈性與擴充能力。兩者結合之下,便可為多種工業應用程式與其他物聯網裝置提供具有輸入和輸出功能的連線能力。

擁有這些特性,無論是針對智慧工廠、醫療保健、智慧家庭或智慧城市等任何方面的應用,企業與組織都無需更換現有的基礎架構。

舉例來說,在大眾運輸車站外的販賣機可配備 IP 攝影機,運用匿名視訊分析 (Anonymous Video Analytics, AVA) 技術分析客戶特徵和觸控螢幕互動。販賣機亦可搭載內部感應器,監控其冷藏與庫存狀況,有助於確保商品是否保存在合適的溫度環境中。

也因為具有各式各樣的可用選項,解決方案供應商可決定使用何種方式連線,例如 LAN、行動數據,或是低功率 WAN。這些決定需要考量所傳輸的資料類型與數量,並各自權衡各種方法的優缺點。

但無論哪一種連線方式最為實用,都能透過 Mini PCIe 擴充插槽輕鬆實作。這使得觸控面板裝置能支援如 Wi-Fi、Bluetooth、GSM、LTE、GPS,以及 LoRA 或 NB-IoT 等多種工業標準的通訊協定。

適合嚴苛環境的強固設計

為了讓觸控面板裝置能在工業環境中運作,設備可長時間運作並耐受嚴苛的溫度、粉塵、濕度及潮濕等狀況是很重要的條件。電磁防護與耐震動和耐衝擊能力也是重要的考量因素。

在這個方面,透過模組化,開發者能打造出可在嚴苛環境中順暢運作的觸控螢幕裝置。從加固的外殼到防水防塵的前面板,有各種元件可供選擇,避免設備受到損傷。

若要使用傳統技術來設計能滿足相同需求的系統,通常需要從零開始,使得這項選擇在時間與成本方面的效率十分低落。

然而,使用模組化設計方法打造觸控設備可更輕鬆地提高可靠度、可用度及可維修性。透過選擇工業級材料、在每個部分導入安全功能,並排除容易故障的元件,開發者可設計出更加可靠的觸控面板電腦。

模組化如何提高可維修性?若要在戶外或嚴苛環境中維護採用傳統設計的觸控螢幕設備,技術人員必須在現場進行維修,或是拆除整組裝置。然而,若是採用模組化設計的觸控螢幕系統,技術人員只需要拆下受到影響的盒裝模組或面板模組,然後在方便的空間中完成維修即可。

以模組化為中心的觸控面板電腦

DFI Inc. 在他們的 KS070-AL 觸控面板電腦中採用了模組化觸控面板設計,運用該企業的自適應顯示平台 (Adaptive Display Platform, ADP) 設計方法(圖 1)。透過此平台,DFI 可為企業組織提供能滿足其特定需求的觸控技術。

圖 1. DFI 的模組化自適應顯示平台 (ADP) 設計可讓開發者提供經過自訂的觸控面板解決方案。(資料來源:DFI)

透過 ADP,該公司的多種盒裝與面板模組可藉由擴充來滿足各種工業應用的電源、效能及成本需求。

溫度、濕度及粉塵的耐受功能,以及如 IP65 等工業防護能力均可加入設計之中。此外,具有寬廣的電源輸入範圍(9~36V 或 9~48V DC)及突波和過電流保護,也可讓此面板在電源供應器不穩定的情況下使用。

該公司的許多系統採用 Intel® 技術,例如 Intel Atom® 處理器 E3900,以及 Intel® Celeron®、Intel® Skylake 和 Intel® Kaby Lake 處理器。這使得 DFI 能為醫療成像到遊戲等各種應用,打造出可處理複雜圖形的觸控螢幕技術,同時具有必要的運算需求。

DFI 的盒裝模組提供 USB、I2C、SPI、PCIe 和 UART 等介面,可便利地連接感應器與系統,進行資料擷取和通訊。

亦可輕鬆整合其他應用的特定介面,像是 CAN 匯流排和 DIO 連接埠,或是額外的 USB 和 LAN 連接埠等。雙乙太網路供電 (PoE) LAN 配置可提供網路卡協同運作功能,使連線的裝置不需專用的電源供應器。

所有模組皆配備觸發訊號輸入控制,適用於車隊管理等車載物聯網應用。

運用這種模組化方法,DFI 的開放平台可支援各式各樣的架構、中介軟體,以及整合式軟體堆疊。因此,此平台能提供更優異的產品開發彈性。解決方案供應商可在 DFI 的觸控面板內使用 Intel® OpenVINO,以導入視訊分析功能。

模組化為觸控螢幕市場注入新活力

隨著企業與組織為觸控螢幕技術找到新的應用,開發者將由傳統的設計方法轉變為模組化設計 — 充分善用低成本的 COTS 元件。藉由轉為使用模組化的方法,開發者能以較低價格提供觸控螢幕設備,滿足客戶不斷成長的需求。

作者簡介

Robert Moss

Robert Moss is an independent consultant and strategist who focuses on the value gained through IoT, AI, machine learning and other technologies. He also helps give voice to executives at leading technology companies, enabling their personal stories to show how they encourage innovation, overcome obstacles, and improve their leadership skills. Tweets @RobertMoss_IoT

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