Antwort: Das RK3568-Entwicklungsboard ist die führende Plattform für die Entwicklung industrieller HMI-Panels in der 7–15,6-Zoll-Klasse – seine Mali-G52-GPU bewältigt das Rendering von Qt5/Qt6 mit 60 fps ohne Ruckeln des Compositors, und seine vier simultanen Display-Ausgänge (MIPI DSI, Dual-LVDS, eDP, HDMI) decken alle industriellen Panel-Schnittstellenstandards ab, und seine Quad-Core-Cortex-A55-CPU bietet genügend Leistungsreserven für die Modbus-/MQTT-Datenerfassung, die parallel zum UI-Thread läuft. Das Ergebnis ist eine Ein-Board-Lösung, die eine Kombination aus dediziertem Display-Controller und Kommunikationsprozessor bei um etwa 40% geringeren BOM-Kosten ersetzt.
Industrielle Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) entwickeln sich rasant weiter. Der vor einem Jahrzehnt noch übliche 4-Zoll-Monochrom-LCD-Touchscreen mit einem proprietären Echtzeitbetriebssystem (RTOS) wird zunehmend durch Multitouch-Farbdisplays ersetzt, auf denen Linux oder Android läuft und die über Qt-basierte Benutzeroberflächen verfügen, die Prozessdaten in Echtzeit, Trenddiagramme und das Alarmmanagement nebeneinander darstellen. Die technische Herausforderung besteht darin, einen eingebetteten Prozessor zu finden, der diese grafische Arbeitslast bewältigt und gleichzeitig die SPS-Kommunikation, die Feldbus-Abfrage und die Datenerfassung verwaltet – ohne die Kosten und den Stromverbrauch eines vollwertigen Industrie-PCs.
Dieser Leitfaden behandelt alles, was ein Embedded-Ingenieur oder Produktmanager benötigt, um den RK3568 für ein industrielles HMI-Panel-Projekt zu bewerten: die Auswahlkriterien für die Display-Schnittstelle (MIPI DSI vs. LVDS vs. eDP), Leistungs- und Bereitstellungsaspekte des Qt5/Qt6-Frameworks, die Integration des Touch-Controllers, die Wahl des Betriebssystems zwischen Linux und Android für Panel-Anwendungen sowie die Entscheidungen zur Hardwarearchitektur, die den Unterschied zwischen einem zuverlässigen, im Feld einsetzbaren HMI und einem Prototyp ausmachen, der unter Produktionsbedingungen versagt.
Wichtigste Erkenntnisse
- Die RK3568 Mali-G52-GPU unterstützt OpenGL ES 3.2, OpenCL 2.0 und Vulkan 1.1 – allesamt erforderlich für flüssige Qt Quick-/Qt6-Animationen mit 60 fps auf 1080p-Bildschirmen
- LVDS ist die geeignete Display-Schnittstelle für Displays mit einer Diagonale von ≥7 Zoll in industriellen Umgebungen mit starken Störsignalen; MIPI DSI eignet sich für kompakte Designs mit einer Diagonale von ≤7 Zoll oder SoM-basierte Trägerplatinen
- Qt 5.15 LTS (Long-Term Support) bleibt bis 2025–2026 die produktionsreife Qt-Version für RK3568-Linux-Implementierungen; Qt 6 erfordert einen Kernel ≥ 5.15 und eine GLES3-Validierung.
- Kapazitiver Multi-Touch (PCAP) über I²C ist die Standard-Touch-Schnittstelle des RK3568 für HMIs; resistiver Touch über ADC wird nur bei der Bedienung mit Handschuhen oder in Umgebungen mit starker Verschmutzung verwendet.
- Android ist der schnellere Weg zu einer funktionsfähigen Touch-Benutzeroberfläche; Linux + Qt bietet volle Kontrolle über die Echtzeit-Datenintegration und ist die erste Wahl für den Einsatz in der Produktion bei SPS-angeschlossenen HMIs
- Die eDP-Schnittstelle ermöglicht den Einsatz hochauflösender Displays (1920×1200, 2560×1600) für Anwendungen in der Medizin, bei Inspektionen und in Kontrollräumen, bei denen die LVDS-Bandbreite nicht ausreicht.
- Zwei unabhängige Bildschirmausgänge (z. B. LVDS-Bedienfeld + HDMI-Supervisor-Monitor) werden vom RK3568 nativ unterstützt, ohne dass externe Display-Splitter-Hardware erforderlich ist.
- Für Panels, die in nicht klimatisierten Umgebungen wie Außenkiosken, in Fabrikhallen und in Werkzeugmaschinenschränken installiert werden, ist der RK3568J in Industrieausführung (-40 °C bis +85 °C) erforderlich.
Warum der RK3568 bei der Entwicklung industrieller HMI-Panels führend ist
Industrielle HMI-Panels stellen besondere Anforderungen an die Rechenleistung, die sich in einer schwierigen Zwickmühle befinden: Sie benötigen ausreichend GPU-Leistung, um flüssige, informationsreiche Touchscreen-Benutzeroberflächen darzustellen, doch das Panel muss zudem rund um die Uhr laufen, in einem breiten Temperaturbereich funktionieren, die Feldbuskommunikation parallel zur Bilddarstellung bewältigen und deutlich weniger kosten als ein Industrie-PC. SoCs für den Consumer-Bereich (Snapdragon, MediaTek) verfügen zwar über die erforderliche GPU-Leistung, erfüllen jedoch nicht die industriellen Temperaturspezifikationen und bieten keine langfristigen Lieferzusagen. Hochwertige industrielle SoCs (Intel Atom, NXP i.MX8) erfüllen zwar die Temperaturspezifikationen, kosten jedoch drei- bis fünfmal so viel.
Der RK3568 nimmt in diesem Kompromissfeld die richtige Position ein. Hier sind die Hardware-Fähigkeiten, die ihn zur Standardwahl für industrielles HMI-Panel Projekte in der Kategorie der 7–15,6-Zoll-Displays:
| Fähigkeit | RK3568 – Technische Daten | Bedeutung der Mensch-Maschine-Schnittstelle |
|---|---|---|
| GPU | Mali-G52 2EE, OpenGL ES 3.2, Vulkan 1.1, OpenCL 2.0 | Qt-Quick-Hardwarebeschleunigung, flüssige Animationen mit 60 fps, SVG-Rendering ohne Ausweichlösung auf die CPU |
| Anzeigeausgänge | MIPI DSI × 1, Dual-LVDS × 1, eDP × 1, HDMI 2.0 × 1 (bis zu 4 gleichzeitig) | Eine einzige Platine deckt alle industriellen Panel-Schnittstellen ab, ohne dass externe Brückenchips erforderlich sind |
| VPU | 4K-H.265/H.264-Decodierung, 1080p-Codierung | Videostreams in der HMI (Integration von Überwachungskameras, Vorschau der industriellen Bildverarbeitung) ohne Belastung der GPU |
| CPU | Quad-Core-Cortex-A55 mit 2,0 GHz | UI-Darstellung auf 2 Kernen, Modbus/MQTT auf 1 Kern, Systemdienste auf 1 Kern – keine Ressourcenkonflikte |
| Touch-Oberfläche | I²C × 3, SPI × 3 (für PCAP-/resistive Touch-Controller) | Direkter Anschluss an Goodix GT9xx-, FT5x06- oder ILITEK-PCAP-Controller |
| Industrielle Kommunikation | Zwei GbE-Anschlüsse, 2 CAN-Bus-Anschlüsse, 3 UART-Anschlüsse (RS-485), PCIe 3.0 | HMI + Gateway-Funktion auf einer Platine – keine zweite MCU für die Feldbuskommunikation |
| Temperaturbereich | RK3568J: -40 °C bis +85 °C (Sperrschichttemperatur) | Fertigungshalle, Außenkiosk, Betrieb von Werkzeugmaschinenschränken – in den meisten Fällen ohne aktive Kühlung |
Die Möglichkeit der Ausgabe auf zwei Bildschirme verdient beim HMI-Design besondere Beachtung. Viele industrielle Anwendungen erfordern ein dem Bediener zugewandtes Touchpanel sowie ein separates Display für den Vorgesetzten oder das Wartungspersonal. Der RK3568 steuert beide Displays unabhängig voneinander an – beispielsweise ein 10-Zoll-LVDS-Panel für den Maschinenbediener und einen 1080p-HDMI-Monitor für den Wartungstechniker –, ohne dass ein externer Display-Multiplexer erforderlich ist. Dies ist eine Vereinfachung des Designs, die sich konkret auf die Stückliste und die Zuverlässigkeit auswirkt.
Hintergrundinformationen dazu, wie sich der RK3568 im Vergleich zum RK3588 bei rechenintensiven Anwendungen – einschließlich HMI-Workloads mit Videoverarbeitung – schlägt, finden Sie in unserem Industrieller Vergleich: RK3568 vs. RK3588. Für die meisten HMI-Panels ohne Echtzeit-Videoanalyse reicht die GPU des RK3568 aus, und ihr Stromverbrauch ist deutlich geringer.
Auswahl der Display-Schnittstelle: MIPI DSI vs. LVDS vs. eDP für industrielle HMIs
Die Display-Schnittstelle ist die erste unwiderrufliche Hardware-Entscheidung bei der Entwicklung eines HMI-Panels. Im Gegensatz zu Softwareänderungen erfordert ein Wechsel der Display-Schnittstelle nach Fertigstellung des Leiterplatten-Layouts eine Revision der Platine. Um diese Entscheidung gleich zu Beginn richtig zu treffen, muss man verstehen, wofür die jeweilige Schnittstelle optimiert ist – und wo ihre Schwächen liegen.
Wie Display-Ingenieure aus der Branche zusammenfassen: LVDS ist seit zwei Jahrzehnten die vorherrschende Schnittstelle für industrielle Panel-PCs und HMIs., während MIPI DSI bei kompakten SoM-basierten Designs zunehmend an Bedeutung gewinnt und eDP für hochauflösende Anwendungen eingesetzt wird, bei denen die Bandbreite von LVDS nicht mehr ausreicht. Hier ist das Entscheidungsschema:
LVDS – Der Industriestandard (7–21-Zoll-Bildschirme)
Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) dominiert seit über 20 Jahren die Anschlüsse von industriellen HMI-Displays, da es genau für diese Umgebung entwickelt wurde: hohe elektrische Störungen, lange interne Kabelwege (bis zu 1 Meter innerhalb eines Schaltschranks) und stabile Signalintegrität ohne strenge Anforderungen an die Impedanzanpassung. Für jedes industrielle Panel im Bereich von 7 bis 21 Zoll bei Auflösungen von bis zu 1920×1200 ist LVDS die richtige Standardwahl.
Der RK3568 unterstützt Dual-Channel-LVDS, was ausreichend Bandbreite für 1080p bei 60 Hz mit Reserve bietet. Die Dual-LVDS-Konfiguration bietet zudem redundante Signalwege – sollte ein LVDS-Paar aufgrund von Verschleiß am Stecker ausfallen, läuft das Display über den verbleibenden Kanal weiter, was insbesondere für Geräte in Umgebungen mit starken Vibrationen von Bedeutung ist.
Wichtige LVDS-Treiberkonfiguration auf dem RK3568: Die Timing-Parameter des Displays (horizontale/vertikale Synchronisation, Pixeltakt, aktiver Bereich) müssen in der Device-Tree-Source-Datei (DTS) entsprechend dem Datenblatt Ihres spezifischen Panels definiert werden. Ein häufiger Fehler besteht darin, die LVDS-Timing-Werte von einem ähnlichen Panel zu kopieren, ohne die Toleranz des Pixeltakts zu überprüfen – selbst Panels mit identischer Auflösung können Abweichungen beim 5–10%-Pixeltakt aufweisen, die zu einer Instabilität der Bildsynchronisation führen.
MIPI DSI – Kompakte Designs und SoM-basierte Trägerplatinen (3,5–10 Zoll)
MIPI DSI nutzt differentielle serielle Hochgeschwindigkeits-Leitungen (bis zu 4,5 Gbit/s pro Leitung) mit einer deutlich geringeren Pin-Anzahl als LVDS – dies ermöglicht kompakte Layouts für Trägerplatinen, die mit einem LVDS-Stecker mit mehr als 30 Pins nicht realisierbar wären. Der CTO von Riverdi bemerkt dazu: „MIPI DSI entwickelt sich zur Standard-Schnittstelle für eingebettete Displays, die auf modernen SoMs basieren – es reduziert die Pin-Anzahl, bietet die erforderliche Bandbreite für höhere Auflösungen und passt sich der heutigen Bauweise von Anwendungsprozessoren an.“
Bei RK3568-HMI-Designs, bei denen unser SoM auf einer kundenspezifischen Trägerplatine zum Einsatz kommt, ist MIPI DSI die bevorzugte Schnittstelle: Der MIPI-Anschluss ist Teil der SoM-Pinbelegung, wodurch sich der Verdrahtungsaufwand auf der Trägerplatine minimiert. Die praktische Einschränkung: Die Länge der MIPI-DSI-Kabel sollte innerhalb des Gehäuses unter 150 mm bleiben. Bei Panels, bei denen das Display physisch mehr als 20 cm von der Rechenplatine entfernt ist, ist LVDS aufgrund der geringeren Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Kabelimpedanz weiterhin die zuverlässigere Lösung.
eDP – Hochauflösende Anwendungen (1920×1200 und höher)
Embedded DisplayPort (eDP) ist die richtige Schnittstelle, wenn die Auflösung Ihres Bildschirms die Bandbreitengrenzen von LVDS überschreitet – etwa 1920×1200 bei 60 Hz ist die praktische Obergrenze für Zweikanal-LVDS. Für HMI-Displays in medizinischer Qualität (DICOM-Anforderungen an Displays sehen oft 2560×1600 oder höher vor), Schnittstellen für Inspektionssysteme oder Mehrzonen-Displays in Kontrollräumen bietet eDP sowohl die erforderliche Bandbreite als auch Flexibilität bei der Auflösungsskalierung. Der eDP-Ausgang des RK3568 unterstützt eine Auflösung von bis zu 4K und ist kompatibel mit DisplayPort 1.3, wodurch er den gesamten Bereich der Anforderungen an hochauflösende Industrie-Displays abdeckt.
| Schnittstelle | Am besten für | Maximale Auflösung | Kabelverlegung | Störfestigkeit |
|---|---|---|---|---|
| LVDS | 7–21-Zoll-Industrie-Displays, Umgebungen mit Vibrationen | 1920 × 1200 bei 60 Hz | Bis zu 1 m | Ausgezeichnet |
| MIPI DSI | 3,5–10" kompakte SoM-basierte Displays | 1920 × 1080 bei 60 Hz | <150 mm | Gut |
| eDP | Medizin, Inspektion, hochauflösender Kontrollraum | 4K bei 60 Hz | <500 mm | Gut |
| HDMI 2.0 | Externer Überwachungsmonitor, Display für den Kundenbereich | 4K bei 60 Hz | Bis zu 5 m (passiv) | Mäßig |
Qt-Framework auf dem RK3568: Qt5 vs. Qt6, Leistung und Bereitstellungskonfiguration
Qt ist das führende UI-Framework für Linux-basierte industrielle HMI-Panels – es bietet ein natives C++-Anwendungsmodell, hardwarebeschleunigtes Rendering über OpenGL ES, eine umfangreiche Auswahl an Widgets für industrielle Benutzeroberflächen sowie ein plattformübergreifendes Build-System, das sowohl auf Entwicklungs-Workstations als auch auf dem Ziel-ARM-Board läuft. Die Wahl zwischen Qt5 und Qt6 für ein RK3568-HMI-Projekt hat Auswirkungen, die über API-Unterschiede hinausgehen – sie beeinflusst die BSP-Anforderungen, die Optionen für das Rendering-Backend und die Stabilität der Bereitstellung.
Qt 5.15 LTS – Die produktionsreife Wahl für die meisten Projekte
Qt 5.15 LTS ist die empfohlene Version für neue RK3568-HMI-Produktionsprojekte in den Jahren 2025–2026. Gründe: Die Version ist vollständig gegen das Rockchip-BSP unter Linux 5.10 LTS validiert, das Qt-Widgets-Modul (das von den meisten industriellen HMI-Widget-Bibliotheken verwendet wird) ist ausgereift und stabil, und der kommerzielle LTS-Support der Qt Company erstreckt sich bis einschließlich 2026. Das EGLFS-Plattform-Plugin (Embedded Linux Framebuffer) rendert Qt-Quick-Szenen direkt in den GPU-Framebuffer ohne Compositor – wodurch die Overhead-Schicht von Wayland/X11 entfällt und die End-to-End-Touch-Latenz in den meisten Konfigurationen auf unter 16 ms reduziert wird.
Build-Konfiguration für Qt 5.15 auf RK3568 (Cross-Kompilierung von einem x86-Host):
./configure \
-release \
-opengl es2 \
-eglfs \
-no-xcb \
-device linux-rockchip-g++ \
-device-option CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- \
-sysroot /Pfad/zu/rk3568-sysroot \
-prefix /usr/local/qt5 \
-opensource -confirm-license
Die -eglfs Das Flag ist entscheidend. Es wählt das EGL-Fullscreen-Plattform-Plugin aus, das den Desktop-Fenstermanager umgeht und es Qt ermöglicht, über die EGL-Schnittstelle der Mali-GPU direkt auf den Bildschirm zu rendern. Dies ist der richtige Rendering-Pfad für eine dedizierte HMI – er eliminiert den Overhead des Weston/Wayland-Compositors und stellt sicher, dass die Qt-Anwendung exklusiven Zugriff auf den Bildschirm-Framebuffer hat.
Qt6 – Wann sollte man es einsetzen und was muss man zuvor überprüfen?
Qt6 bringt wesentliche Verbesserungen für die HMI-Entwicklung mit sich: Das neue Qt-Quick-3D-Modul ermöglicht 3D-UI-Elemente ohne separate OpenGL-Anwendung, das Qt-Multimedia-Modul wurde für eine bessere hardwarebeschleunigte Videointegration überarbeitet, und das CMake-Build-System ist für Cross-Compilation-Pipelines übersichtlicher gestaltet. Allerdings erfordert Qt6 mindestens OpenGL ES 3.0 (der Mali-G52 des RK3568 unterstützt ES 3.2, sodass diese Anforderung erfüllt ist), und bestimmte in Qt5 verfügbare Qt-Widgets-Funktionen wurden als veraltet markiert.
Die praktische Empfehlung: Verwenden Sie Qt6 für neue Projekte, bei denen die Benutzeroberfläche ausschließlich mit Qt Quick (auf QML-Basis) erstellt wird und Ihr Team ganz von vorne anfängt. Migrieren Sie bestehenden, auf Qt5-Qt-Widgets basierenden HMI-Code nur mit einem sorgfältig ausgearbeiteten Portierungsplan auf Qt6 – die API-Unterschiede bei der Eingabeverarbeitung und den Rendering-Backends erfordern Validierungstests auf der tatsächlichen Zielhardware, nicht nur im Simulator.
Benchmarks zur Rendering-Leistung: Qt Quick auf dem RK3568
Referenz-Leistungsdaten für Qt5.15-Qt-Quick-Anwendungen auf dem RK3568 mit 1080p-LVDS-Display, EGLFS-Backend und 2 GB LPDDR4:
- Statische Benutzeroberfläche mit 8 datengebundenen Widgets: Konstante 60 fps, GPU-Auslastung ~18%
- Animiertes Trenddiagramm (512 Datenpunkte, Aktualisierung mit 10 Hz): 58–60 fps, GPU-Auslastung ~35%
- Vollbild-Animation mit Qt Quick und Übergängen bei der Deckkraft: 55–60 fps, GPU-Auslastung ~45%
- 4 gleichzeitig ausgeführte ListView-Komponenten mit dynamischer Datenbindung: 50–55 fps bei Datenaktualisierungslast — erwägen Sie den Einsatz von
ListView.cacheBufferund das Recycling delegieren, um 60 fps aufrechtzuerhalten - 1080p-H.265-Videowiedergabe im „VideoOutput“-Element von Qt Multimedia: 60 fps mit Hardware-VPU-Decodierung, GPU-Auslastung <10% (die VPU übernimmt die Decodierung eigenständig)
Aus der Fertigung: Behebung eines Problems mit Qt-Frame-Ausfällen in einer HMI für die pharmazeutische Verpackung
Vor etwa acht Monaten wandte sich ein Hersteller von Verpackungsanlagen für die Pharmaindustrie an uns mit einem Problem, an dessen Behebung sein Softwareteam bereits seit sechs Wochen arbeitete. Auf unserem RK3568-Board lief eine Qt5.15-HMI-Anwendung – ein 12,1-Zoll-LVDS-Panel, das Echtzeitdaten zur Blisterverpackungsprüfung anzeigte, darunter eine Live-Vorschau der Kamerabilder, einen Chargenzähler und eine Liste mit Fehlermeldungen. Die Anwendung funktionierte bei Labortests einwandfrei, doch nach der Inbetriebnahme in der Fertigung sank die Bildrate der Benutzeroberfläche zeitweise für Zeiträume von 3 bis 5 Sekunden auf etwa 25 fps, wodurch die Oberfläche in Phasen hoher Aktivität optisch träge wirkte.
Die Frame-Einbrüche standen im Zusammenhang mit Alarmereignissen – insbesondere dann, wenn mehrere Fehler gleichzeitig auftraten und die Alarmliste schnell aktualisiert werden musste. Zunächst wurde eine Überlastung der GPU vermutet, doch die Profilierung mit Qt Quick Profiler zeigte, dass die GPU-Auslastung während der Einbrüche nur bei 38% lag. Der eigentliche Engpass war das QML-Datenbindungsmodell: Die Alarmliste verwendete ein ListModel aus einem C++-Programm befüllt QAbstractListModel Unterklasse, bei der bei jeder Aktualisierung des Alarms Benachrichtigungen über Eigenschaftsänderungen ausgelöst werden – einschließlich der Felder, die in der sichtbaren Benutzeroberfläche zu diesem Zeitpunkt nicht angezeigt wurden.
Die Lösung bestand aus einer Kombination von drei Änderungen: (1) Implementierung von Batch-Updates im C++-Modell mithilfe von beginResetModel() / endResetModel() anstatt pro Zeile dataChanged() Signale während Alarmphasen, (2) Hinzufügen eines ListView.cacheBuffer: 200 Deklaration zum Vorab-Rendering von Alarmlisten-Delegaten außerhalb des sichtbaren Ansichtsbereichs und (3) die Verlagerung der Kamera-Frame-Verarbeitung vom QML-Hauptthread auf einen dedizierten QThread mit einer Signal-Slot-Verbindung für Frame-Ready-Ereignisse.
Nach diesen Änderungen erreichte die Anwendung in allen getesteten Alarm-Burst-Szenarien 58–60 fps, einschließlich des Worst-Case-Szenarios mit 14 gleichzeitigen Fehleralarmen bei aktiver Kameravorschau. Die Erkenntnis: Qt-Leistungsprobleme auf dem RK3568 sind so gut wie nie durch die GPU begrenzt – der Mali-G52 verfügt über ausreichende Leistungsreserven für industrielle HMI-Workloads. Die Engpässe liegen ausnahmslos im QML-Datenbindungsmodell oder in der Vermischung von CPU-intensiver Datenverarbeitung im Haupt-Rendering-Thread. Unser BSP-Team hat dieses Muster dokumentiert und in die Anwendungshinweise zum RK3568-SDK aufgenommen.
Auswahl des Betriebssystems für RK3568-HMI-Panels: Linux vs. Android
Die Wahl des Betriebssystems für ein RK3568-HMI-Panel bestimmt das verfügbare UI-Framework, den Aufwand für die Integration der SPS-Kommunikation, die Sicherheitslage und den langfristigen Wartungsaufwand. Es gibt keine allgemeingültige Antwort – die richtige Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung ab. Hier finden Sie das Entscheidungsraster.
Linux + Qt: Die erste Wahl für SPS-vernetzte HMIs im Einsatz
Für HMI-Panels, die mit SPSen, Feldbussystemen oder Modbus-Geräten kommunizieren – was auf den Großteil der industriellen HMI-Anwendungen zutrifft –, ist Linux das richtige Betriebssystem. Die Gründe dafür sind praktischer Natur:
- Direkter Hardwarezugriff: Linux ermöglicht der Anwendung direkten Zugriff auf UART (RS-485 Modbus), den CAN-Bus (SocketCAN) und Ethernet (Modbus TCP, OPC UA) – ohne Abstraktionsschichten, die Latenz verursachen oder die Lizenzierung von Hersteller-SDKs erfordern.
- Echtzeit-Planung: Mit
SCHED_FIFOoderSCHED_RRDurch die Scheduling-Richtlinie für den Modbus-Polling-Thread erreicht Linux ein deterministisches Kommunikations-Timing – was für SPSen mit strengen Anforderungen an den Abfragezyklus von entscheidender Bedeutung ist. - Geringer Platzbedarf: Ein Buildroot-Linux-Image für ein RK3568-HMI kann weniger als 200 MB groß sein und wird in weniger als 6 Sekunden auf dem Display geladen. Die minimale Startzeit von Android auf dem RK3568 beträgt in der Regel 12–18 Sekunden – was für Geräte, bei denen ein schneller Start erforderlich ist, inakzeptabel ist.
- Keine Abhängigkeit von Google Play Services: Bei Android-Images für den industriellen Einsatz müssen die Play Services entfernt werden, um die Anforderungen der industriellen Zertifizierung zu erfüllen und unerwünschte Netzwerkaktivitäten im Hintergrund in OT-Netzwerken zu vermeiden.
Android: Der schnellere Weg für kundenorientierte Kiosk- und Display-Anwendungen
Android ist die richtige Wahl, wenn die HMI in erster Linie als Anzeige- und Interaktionsschnittstelle ohne tiefgreifende Feldbus-Integration dient – beispielsweise bei Kiosksystemen im Einzelhandel, Terminals für das Besuchermanagement, Digital Signage mit Touch-Funktion und intelligenten Verkaufsautomaten. Die Vorteile von Android in diesem Zusammenhang: Das Ökosystem für die UI-Entwicklung (Android Studio, Jetpack Compose) ist umfangreicher und bietet mehr vorgefertigte UI-Komponenten als Qt, die Verarbeitung von Touch-Gesten ist von Haus aus ausgefeilter, und die Infrastruktur für das Content-Management (MDM, OTA-Updates, Fernverwaltung) ist für Anwendungen im Endverbraucherbereich ausgereifter.
Das ieeker RK3568-Board wird mit validierten Android 11- und Android 12-Images ausgeliefert, bei denen für den industriellen Einsatz die Google Play Services entfernt wurden. Eine detaillierte Analyse der Vor- und Nachteile von Linux und Android auf Rockchip-Plattformen – einschließlich Startzeit, Echtzeitleistung und Sicherheitsaspekten – finden Sie in unserem speziellen Linux vs. Android für industrielle Embedded-Systeme Leitfaden.
| Faktor | Linux + Qt | Android |
|---|---|---|
| Zeit vom Systemstart bis zur Benutzeroberfläche | 4–7 Sekunden (Buildroot) | 12–20 Sekunden |
| Modbus-/CAN-Integration | Nativ, geringe Latenz | Komplex (JNI-Brücke erforderlich) |
| Geschwindigkeit der UI-Entwicklung | Mäßig (Qt/QML) | Fast (Jetpack Compose) |
| OTA-Update-Infrastruktur | Benutzerdefiniert (SWUpdate, Mender) | Integriert (A/B-Partition) |
| Sicherheitsfläche | Klein (minimale Dienstleistungen) | Größer (erfordert Härtung) |
| Optimaler Anwendungsfall | SPS-angeschlossene industrielle HMI | Kiosksysteme / Beschilderung für Endkunden |
Integration von Touch-Controllern auf dem RK3568: Überlegungen zu PCAP-, resistiven und industrietauglichen Lösungen
Der Touch-Controller ist die Schnittstelle zwischen dem Finger des Bedieners und der Qt-Ereignisschleife – aber er ist auch eine der häufigsten Ursachen für Integrationsprobleme bei HMI-Panel-Projekten. Das Symptom ist immer dasselbe: Das Panel funktioniert im Labor, versagt jedoch im Einsatz. Die Ursache liegt fast immer in einem von drei Punkten: I²C-Adresskonflikte des Controllers, eine fehlerhafte GPIO-Interrupt-Konfiguration im DTS oder ein Touch-Controller, der nicht für die Bedienung mit Handschuhen in der jeweiligen Umgebung ausgelegt ist.
PCAP-Touch (Projected Capacitive) – Standard für die meisten industriellen HMIs
Projektiv-kapazitive (PCAP) Touch-Technologie ist die richtige Standardlösung für industrielle HMI-Panels, die in Umgebungen eingesetzt werden, in denen die Hände des Bedieners nicht stark mit leitfähigen Stoffen (Kühlmittel aus der Metallbearbeitung, Ruß, bestimmte chemische Lösungsmittel) verunreinigt sind und die Handschuhdicke unter 1 mm liegt. Die Vorteile von PCAP sind allgemein anerkannt: Unterstützung von Multitouch-Gesten (entscheidend für das Zoomen durch Zusammenziehen der Finger bei Trenddiagrammen und Karten), eine verglaste, versiegelte Bauweise (IP65/IP67-konform ohne Membranabdeckung) sowie eine Reaktionszeit von unter 5 ms auf Qt-Touch-Ereignisse über das Linux-Eingabesubsystem.
Die gängigsten PCAP-Controller-ICs für RK3568-Displays: Goodix GT9271 (10-Punkt-Touch, I²C, getestet unter Linux 5.10 mit dem goodix Treiber im Kernel), FocalTech FT5726 (10-Punkt, I²C, gute Leistung bei niedrigen Temperaturen bis -20 °C) und ILITEK ILI2511 (10-Punkt, I²C, unterstützt Firmware-Updates über I²C für die Kalibrierung vor Ort). Alle drei werden von Mainline-Linux-Treibern im Kernel 5.10 unterstützt und erfordern lediglich eine DTS-Konfiguration für IRQ-GPIO und I²C-Adresse – es ist kein Patchen von Treibern außerhalb des Kernel-Baums erforderlich.
Resistiver Touch — Nur für Nischenanwendungen
Resistive Touch-Technologie ist nach wie vor relevant für Anwendungen, bei denen der Bediener schwere Chemikalienhandschuhe trägt (Petrochemie, Lackierung, Galvanik), bei denen das Bedienfeld mit einem Stift bedient werden kann oder bei denen die Umgebung leitfähige Verunreinigungen aufweist, die bei PCAP-Sensoren Fehlauslösungen verursachen. Die Nachteile sind erheblich: Resistive Touchscreens unterstützen nur Single-Touch, erfordern eine regelmäßige Kalibrierung und verschlechtern sich mit der Zeit durch wiederholten Druck auf denselben Bereich. Bei neuen Designs sollten zunächst handschuhkompatible PCAP-Optionen geprüft werden (viele moderne PCAP-Controller verfügen über eine konfigurierbare Empfindlichkeit für Latex- und Nitrilhandschuhe bis zu einer Dicke von 2 mm), bevor auf resistive Touchscreens zurückgegriffen wird.
Projektbeispiel: Austausch einer veralteten Siemens TP1200-HMI im Rahmen eines OEM-Programms für Textilmaschinen
Eines der wirtschaftlich bedeutendsten HMI-Projekte, die wir in den letzten zwei Jahren begleitet haben, betraf einen Textilmaschinenhersteller mit Sitz in der Provinz Zhejiang. Das Unternehmen setzte seit über einem Jahrzehnt Siemens TP1200 Comfort-Panels als HMI für seine Hochgeschwindigkeitswebmaschinen ein – zuverlässige Hardware, doch bei einem Preis von rund $1.800 USD pro Einheit und einer Lieferzeit von drei bis vier Wochen aus Europa führte dies bei der Ausweitung der Produktion sowohl zu Kostendruck als auch zu Risiken in der Lieferkette.
Das Ziel war ein maßgeschneidertes HMI-Panel, das den TP1200 bei neuen Maschinenbauten ersetzen und dabei die gleichen Funktionen der Bedienerschnittstelle beibehalten sollte (12,1-Zoll-Display, PROFIBUS-DP-Kommunikation zur Webmaschinen-SPS, Rezepturverwaltung für über 2.000 Gewebemuster, Alarmverlauf mit Fern-Export). Das Budgetziel lag bei unter $400 pro Einheit bei einer Jahresstückzahl von 200 Einheiten.
Wir haben eine maßgeschneiderte Trägerplatine für unser RK3568J-SoM entwickelt, die Folgendes umfasst: ein 12,1-Zoll-LVDS-Industriedisplay mit einer Auflösung von 1024×768 (mit chemikalienbeständigem Frontglas für den Einsatz in einer Umgebung mit Textilflusen), einem Goodix GT9271 PCAP-Touchscreen, einer über PCIe angeschlossenen PROFIBUS-DP-Schnittstellenkarte, einem CompactFlash-Steckplatz zur Speicherung der Rezepturdatenbank sowie einem Aluminiumdruckgussgehäuse der Schutzart IP54. Auf der Software-Seite lief Buildroot Linux 5.10 mit Qt 5.15, eine maßgeschneiderte Qt-Widgets-HMI-Anwendung, die das Layout der Benutzeroberfläche des TP1200 nachbildet, um den Schulungsaufwand für das Bedienpersonal zu minimieren, sowie eine PROFIBUS-Kommunikationsbibliothek, die aus dem bestehenden S7-Integrationscode des Kunden portiert wurde.
Ergebnisse nach 18 Monaten bei 180 installierten Displays: keine Hardwareausfälle am Display, zwei BSP-Updates über USB-Stick durchgeführt (kein Techniker vor Ort erforderlich). Stückpreis bei einer Produktionsmenge von 200 Einheiten: $387 inklusive Gehäuse und Display. Der Kunde hat seitdem seinen Jahresauftrag für die erweiterte Produktionslinie auf 400 Einheiten verdoppelt. Das Entwicklungsprojekt – vom SoM- und Trägerplatinen-Design bis zur validierten Produktions-Firmware – dauerte 14 Wochen, einschließlich eines vierwöchigen Feldtests an drei Maschinen.
IEEKER RK3568 HMI-Panel – Hardware-Optionen
ieeker bietet zwei RK3568-Hardware-Lösungen für die Entwicklung und Fertigung industrieller HMI-Panels an:
- RK3568 Industrieentwicklungsplatine (SBC): Lieferung mit aktiven LVDS-, MIPI-DSI-, eDP- und HDMI-Ausgängen; Unterstützung für den Goodix GT9xx PCAP-Touch-Controller im BSP vorab validiert; Dokumentation zur Qt5.15- und Qt6-Toolchain im Lieferumfang enthalten. Erhältlich bereits ab Einzelstücken für Entwicklungs- und Pilotprojekte. Siehe die Produktseite zum Industrie-Board RK3568 Für die vollständigen technischen Daten und den SDK-Download.
- RK3568 SoM + maßgeschneiderte Trägerplatine: Für OEM-HMI-Panel-Produkte, die einen bestimmten Formfaktor, eine bestimmte Anordnung der Industriesteckverbinder oder die Integration in ein Gehäuse mit IP-Schutzart erfordern. Der Design-Service für Trägerplatinen umfasst die Validierung des Display-Timings, die Konfiguration des DTS des Touch-Controllers sowie die Überprüfung der Qt-Rendering-Leistung auf Ihrem spezifischen Panel. Lieferzeit für kundenspezifische Trägerplatinen-Prototypen: 6–8 Wochen. Serienfertigung ab 50 Stück. Erfahren Sie mehr auf unserer Leitfaden zum Entwurf kundenspezifischer Entwicklungsplatinen.
Für Projekte, bei denen HMI-Anzeige und IoT-Gateway-Funktionalität auf einer einzigen Platine kombiniert werden – eine häufige Anforderung bei maschinenintegrierten HMI-Panels, die zudem Prozessdaten an ein Cloud-SCADA-System übermitteln –, siehe unsere Anleitung zum RK3568 Industrial-IoT-Gateway für die Architektur des Kommunikationsstacks, der parallel zur Qt-Benutzeroberfläche läuft.
Ein industrielles HMI-Panel auf Basis des RK3568 bauen?
Teilen Sie uns Ihre Bildschirmgröße, Ihre Anforderungen an die Schnittstellen und Ihre bevorzugte Betriebssystemumgebung mit – wir senden Ihnen innerhalb von 24 Stunden eine Hardware-Empfehlung sowie die Qt-BSP-Dokumentation zu.
→ Technischen Support für RK3568-HMI erhalten →Häufig gestellte Fragen
Welche Qt-Version sollte ich für ein neues RK3568-HMI-Projekt verwenden?
Qt 5.15 LTS für Projekte, die Qt-Widgets verwenden (herkömmliche, widgetbasierte industrielle Benutzeroberflächen), oder für Teams mit bestehenden Qt 5-Codebasen. Qt 6 für neue Projekte, die vollständig mit Qt Quick / QML erstellt werden und bei denen das Team keinen alten Qt 5-Code zu warten hat. Beide sind auf dem RK3568-BSP mit EGLFS-Rendering-Backend validiert. Der kommerzielle LTS-Support für Qt5.15 läuft bis 2026; der für Qt6.5 LTS läuft bis 2026 und darüber hinaus.
Kann der RK3568 zwei unabhängige Touchscreens gleichzeitig ansteuern?
Ja. Der RK3568 unterstützt bis zu vier gleichzeitige Bildschirmausgänge. Bei zwei PCAP-Touch-Controllern, die an separate I²C-Busse angeschlossen sind, erkennt Linux zwei unabhängige /dev/input/eventX Touch-Geräte. Die EGLFS-Unterstützung für mehrere Bildschirme in Qt (aktiviert mit dem QT_QPA_EGLFS_KMS_ATOMIC (Umgebungsvariable) kann jeden Bildschirm unabhängig ansteuern. Die gängigere Konfiguration im Betrieb besteht aus einem LVDS-Panel mit Touch-Funktion für den Bediener und einem HDMI-Monitor ohne Touch-Funktion für den Vorgesetzten oder als Wartungsanzeige.
Was ist der Unterschied zwischen MIPI DSI und LVDS bei einem 10-Zoll-HMI-Panel für den industriellen Einsatz?
Für ein 10-Zoll-Display mit einer Auflösung von 1280×800 oder 1920×1200 in einer industriellen Umgebung ist LVDS im Allgemeinen vorzuziehen: Es ist unempfindlicher gegenüber langen Kabelwegen, elektrischen Störungen durch Motoren oder Wechselrichter in der Nähe sowie gegenüber dem Verschleiß der Steckverbinder über die gesamte Lebensdauer des Displays hinweg. MIPI DSI ist vorzuziehen, wenn das Layout der Trägerplatine sehr kompakt ist (SoM-basiertes Design) und das Display nah montiert ist (Kabelweg unter 100 mm). Wenn das Panel starken Vibrationen ausgesetzt ist oder die Kabelführung 150 mm überschreitet, ist LVDS unabhängig von den Präferenzen beim Board-Layout die richtige Wahl.
Wie konfiguriere ich die LVDS-Bildschirm-Timings für ein benutzerdefiniertes Panel unter Linux auf dem RK3568?
Die Bildschirmanzeige wird in der Device Tree Source (DTS) unter dem Eintrag Panel-LVDS Knoten. Die erforderlichen Parameter entsprechen den Angaben im Datenblatt Ihres Panels: Pixeltakt (in kHz), horizontale Aktiv-/Front-Porch-/Back-Porch-Dauer sowie Sync-Länge, vertikale Aktiv-/Front-Porch-/Back-Porch-Dauer sowie Sync-Länge und die LVDS-Kanal-Konfiguration (Single vs. Dual, JEIDA vs. VESA-Format). Das RK3568-SDK von ieeker enthält DTS-Beispiele für 10 gängige Panel-Auflösungen. Für nicht aufgeführte Panels stellt unser BSP-Supportteam im Rahmen der Kaufunterstützung die DTS-Konfiguration bereit.
Kann die RK3568-HMI über PROFINET mit einer Siemens S7-SPS kommunizieren?
Ja, über die Snap7 – Open-Source-Kommunikationsbibliothek für S7, das unter Linux ARM läuft und über Ethernet Lese- und Schreibzugriff auf Siemens-SPSen der Baureihen S7-300/400/1200/1500 bietet. Snap7 lässt sich über eine C++-Wrapper-Klasse in Qt-Anwendungen integrieren. Für PROFIBUS DP (nicht PROFINET) ist eine über PCIe angeschlossene PROFIBUS-Master-Karte auf der Trägerplatine erforderlich – dies ist eine Ergänzung auf Hardware-Ebene zum Basisdesign der RK3568-Platine, die wir in kundenspezifische Trägerplatinen-Designs integrieren können.
Welche IP-Schutzart kann ein RK3568-HMI-Panel erreichen?
Die IP-Schutzklasse (Ingress Protection) wird durch die Abdichtung des Gehäuses und der Display-Frontblende bestimmt, nicht durch den SoC oder die Leiterplatte. Mit einer ordnungsgemäß abgedichteten Frontblenden-Dichtung und einem Gehäuse mit Schutzart IP65 auf der Rückseite (üblich bei Ausführungen für DIN-Schienen- und Schalttafeleinbau) erreichen HMI-Panels auf Basis des RK3568 routinemäßig Schutzarten von IP54 bis IP65. IP67 und IP69K sind mit abgedichteten Steckverbindern und auf Tauchfestigkeit geprüften Dichtungen erreichbar – dies ist für Umgebungen in der Lebensmittelverarbeitung, der Pharmaindustrie und in Bereichen mit Hochdruckreinigung erforderlich. Der Service von ieeker zur Entwicklung kundenspezifischer Trägerplatinen umfasst die Überprüfung der Gehäusespezifikationen und des IP-Dichtungsdesigns.
Quellen und Referenzen
- Auswahl von Schnittstellen für industrielle Panel-PCs und HMI-Displays — Estone Technology
- MIPI-DSI-Displays für eingebettete Systeme — Riverdi
- Bildschirmschnittstellen: LVDS vs. MIPI vs. eDP vs. HDMI – IPS-Bildschirme
- IP-Code (Schutzart) – Wikipedia
- Snap7 – Open-Source-Kommunikationsbibliothek für Siemens S7 – SourceForge
- Entwicklung eines benutzerdefinierten MIPI-DSI-Panel-Treibers für Linux — Toradex