使用 Wi-Fi 功能觸控螢幕當作精簡型 IIoT 使用者介面的原因與方法

工業自動化 (IA) 設備的使用者介面從具有層疊式功能表的複雜型多螢幕面板，到標示 ON/OFF 的橘色大型開關等簡易的東西都有。根據達文西的說法，使用者介面必須盡可能簡單，但又不能過於簡易。必須適合要處理的任務，且沒必要太複雜。

在工業自動化系統中，有時候必須將精簡的使用者介面安裝在操作的系統附近，而且在系統重新配置時也可輕鬆移位。透過觸控螢幕顯示器的靈活性，使用者介面能以無線方式與設備進行通訊。這不僅對工業物聯網 (IIoT) 有所益處，也同樣適合家庭自動化專案。適合的應用可以是簡易的燈光遙控器，或是車庫門的開啟等。

我曾遇過實驗室技術人員架設了一台專用筆記型電腦，連接到區域網路進行簡易的控制任務，包括燈光開關、風扇控制，以及電磁閥門禁解鎖。這套系統不錯，但缺乏了基本的安全性。舉例來說，若筆電與網路斷線，在失效安全原則下，所有的燈光都會開啟，門也會解鎖。

有個更簡潔有效且具有適當安全性的解決方案就是無線連網觸控螢幕。MikroElektronika 製造了一些不錯的單板電腦 (SBC) 系統，包括 MIKROE-3923 嵌入式評估板，就搭配了電容式觸控螢幕，安裝在 3.5 吋的高亮度320 x 240 薄膜電晶體 (TFT) 顯示器上 (圖 1)。此板件可由單芯鋰電池供電，並可透過 USB-C 連接器 (支援 USB 主機與裝置模式) 進行充電。

圖 1：此處的 MIKROE-3923，在正面與背面有一個 3.5 吋 320 x 240 TFT 顯示器，其中含有一個電容式觸控螢幕，周圍採用美觀的防護邊框。更採用一些感測器與一個蜂鳴器，且可透過 Wi-Fi 進行區域介接。(圖片來源：MikroElektronika)

MIKROE-3923 具有 24 位元色深，並採用六個高亮度 LED 提供 500:1 高對比度。這可提供容易使用、高能見度的顯示器，可在絕大多數照明情況下觀看。在光亮的工業設施中，此特點尤其重要，同樣也適合偶爾會暴露在陽光下的家庭自動化系統。此觸控螢幕可支援多點觸控以及操作手勢。在操作人員需要透過快速往下滑動整個顯示器等手勢，快速關閉系統的急迫情況下，這就相當實用。

此板件可支援 MikroElektronika mikroBUS 擴充排針座，並可介接相容的 mikroBUS 裝置。MikroElektronika 的 MIKROE-2336 CC3100 mikroBUS Click Wi-Fi mikroBUS 擴充板 (Figure 2) 可輕鬆插入到擴充排針座中，即可可靠地連接設施的 Wi-Fi 網路。除此之外，CC3100 Click 板亦可當作 Wi-Fi 存取點使用。這對於工業或家庭自動化系統來說這是顯著優點，因為可當作中央存取點並控制電腦，以便處理網路直連 MIKROE-3923 的系統。這可簡化連網與維護作業，並且提升系統可靠度。

圖 2：MikroElektronika 的 CC3100 Click Wi-Fi mikroBUS 擴充板能為 MIKROE-3923 提供可靠的 Wi-Fi 連線。可在既有的 Wi-Fi 網路上當作節點，或可當作 Wi-Fi 存取點。(圖片來源：MikroElektronika)

MIKROE-3923 的音訊編解碼器可支援絕大多數常見的音訊格式。揚聲器連接到板安裝的 3.5 mm 插孔後，就可為操作人員提供音訊回饋，包括透過合成語音提供的口語通知，以及觸控螢幕的點擊聲。

MIKROE-3923 上的感測器包括三軸加速計與磁力計。在大型 IIoT 設施中，人員會頻繁來往，就可用這些感測器來偵測未經授權的裝置移動或拆除。若偵測到未經授權的移動或破壞，MIKROE-3923 會透過 Wi-Fi 傳送警告給保全系統，並且透過揚聲器發出警報聲。

此板件的主處理器是 NXP 的 MK64FN1M0VDC12 120 MHz Arm Cortex-M4，其搭載浮動處理器單元 (FPU)。具有 1 MB 的程式快閃記憶體、256 KB 的 SRAM，以及足夠的處理能力，可進行複雜的邊緣處理。此外，MIKROE-3923 還可當作工業設備的主要 SBC，不僅可當作使用者介面，還可以當作已連接設備的中央控制電腦。

MIKROE-3923 具有 microSD 卡插槽，可用來儲存資料，並可升級 MK64FN1M0VDC12 的韌體。MIKROE-3923 還具有 8 MB 快閃記憶體模組，可當作程式快閃記憶體或非揮發性資料儲存區。因此 MIKROE-3923 可儲存應用常數或校準資料，還可以執行系統操作的資料記錄。此實用性可發揮在家庭自動化系統中，可隨時間記錄溫度，或發揮在工業自動化系統中，用來記錄效能資料，以利日後檢視，以便找尋方法提升效率進而降低成本。

結論

IA、IIoT 和家庭自動化要有所進展，往往需要靈活的使用者介面選項，不僅要精簡、容易使用，更要在光亮處清晰可見。有了足夠的處理能力與 Wi-Fi 連線後，精簡的觸控螢幕使用者介面就可發揮比控制面板更多的功用。亦可當作複雜設備或 IIoT 網路的主控制電腦，進而簡化操作並可輕鬆維護。