コネクテッドワールドにおけるヒューマンマシンインターフェース（HMI）およびゲートウェイ

今日のデジタル環境において、ヒューマンマシンインターフェース（HMI）とゲートウェイは、人間と複雑なシステムとのシームレスな相互作用を可能にする不可欠なコンポーネントとなっています。産業がコネクテッド化するにつれ、生産性、効率性、ユーザー体験を向上させる上で、これらのテクノロジーが果たす役割は、いくら強調してもしすぎることはありません。HMIは、民生用電子機器から自動車システム、産業オートメーションから医療機器に至るまで、直感的なインターフェースを提供し、ユーザーが高度なシステムを簡単に制御、監視できるようにします。

同時に、ゲートウェイはさまざまなネットワーク間のブリッジとして機能し、プロトコルを変換し、デバイス間の通信を容易にします。エッジコンピューティングを実現する上で不可欠なもので、データをソースの近くで処理することで、レイテンシを短縮し、リアルタイムの意思決定を可能にします。HMIとゲートウェイはともに、スマートシティ、スマート工場、ホームオートメーションなどの分野でイノベーションを推進しています。

i.MX 93システムオンモジュール：産業用ゲートウェイとHMIソリューションの基盤

iWaveの i.MX 93システムオンモジュール（SoM）（図1）は、産業用グレードのゲートウェイとHMIシステムを構築するための理想的なソリューションです。コンピューティング性能、エネルギー効率、統合された機械学習機能の強力な組み合わせを提供し、同時に重要なアプリケーションのエッジ処理を可能にします。そのため、リアルタイムのデータ分析、シームレスなコミュニケーション、ユーザー体験の向上が求められる業界に最適な選択肢となっています。

図1：iWaveのi.MX 93 SOMソリューションは、SMARC、SODIMM、OSM規格フォームファクタで利用可能です。（画像提供：iWave）

i.MX 93プロセッサがゲートウェイやHMIアプリケーションに最適な理由

1. AI/MLを統合した高度な処理能力

   i.MX 93の心臓部には、性能と電力効率の優れたバランスで知られるArm® Cortex®-A55コアが搭載されています。このスケーラブルなプロセッサアーキテクチャは、HMIとゲートウェイデバイスの双方にとって重要な、最小限の消費電力で高速データ処理を必要とするエッジアプリケーションに最適です。

   i.MX 93の特長は、機械学習（ML）機能をエッジに直接適用する統合microNPU、Arm Ethos™-U65です。つまり、i.MX 93プロセッサは、クラウドベースの処理を必要とせずに、画像認識、自然言語処理、予測メンテナンスなどのAIタスクを実行できます。TensorFlow LiteやONNXなどのフレームワークが完全にサポートされているため、インテリジェントアプリケーションをシームレスに開発できます。

2. 豊富なマルチメディアとディスプレイインターフェース

   HMIアプリケーションでは、豊富なマルチメディア体験を提供することが不可欠です。i.MX 93は、1080p60用の4レーンMIPI-DSIインターフェースや720p60用の4レーンLVDSなど、さまざまな高解像度ディスプレイをサポートしています。これにより、スムーズで高品質なグラフィックス出力を実現し、産業用制御パネル、医療機器、車載ダッシュボードに使用されるディスプレイに最適なプロセッサとなります。

   統合された2Dグラフィックスアクセラレーションエンジンは、画像のサイズ変更、回転、色変換を可能にすることで、ユーザーインターフェース（UI）体験を向上させます。これにより、HMIシステムの機能性と美観の両方を向上させる、流動的で応答性の高いUIを実現します。

3. 包括的なコネクティビティオプション

   ゲートウェイやHMIシステムには、さまざまな機器やネットワーク間で効率的にデータを伝送するための堅牢な通信インターフェースが必要です。i.MX 93プロセッサは、次のような複数の高速インターフェースを備えています。

   • 車載および産業用アプリケーション向けの2x CAN-FDインターフェース
   • データ転送および周辺機器接続用USB 2.0ポート×2
   • 高速ネットワーク通信用デュアルギガビットEthernet
   • ストレージおよびデータ転送用の複数のSDIOインターフェース

   このインターフェースの組み合わせにより、i.MX 93は、複数のプロトコルと高速データ伝送をリアルタイムでサポートする必要があるゲートウェイソリューションに最適な選択肢となっています。

4. EdgeLock®セキュアエンクレーブによる内蔵セキュリティ

   セキュリティは、コネクテッドデバイスにとって最優先事項であり、特に侵害が深刻な結果をもたらす可能性のある産業用およびIoT環境では重要です。i.MX 93プロセッサは、包括的なセキュリティサブシステムであるEdgeLockセキュアエンクレーブにより、次のような機能を実現しています。

• 信頼できるソフトウェアのみが実行されるようにするセキュアブート
• 安全なデータ伝送のための暗号化サービス
• 機密性の高い認証情報を保護するためのキー管理
• システムの完全性をリアルタイムで監視するランタイム認証

この組み込みのセキュリティフレームワークにより、i.MX 93は、機密データを管理したり、リスクの高い環境で動作するゲートウェイに最適な選択肢となっています。

i.MX 93システムオンモジュール（SoM）：設計者のための拡張性とモジュール性

iWaveのi.MX 93 SoMは、モジュール性と拡張性を念頭に設計されており、ゲートウェイからHMIシステムまで、多様な産業用アプリケーションに対応する堅牢なプラットフォームを提供します。

1. 柔軟なフォームファクタ

   i.MX 93 SoMは、SMARC、SODIMM、最新のOSM規格など、さまざまなフォームファクタで利用可能です（図1）。各フォームファクタは、スペースに制約のある機器向けのコンパクトサイズや、より複雑なシステム向けの強化されたコネクティビティなど、特定のアプリケーションニーズに対応するよう設計されています。この柔軟性により、製品設計者は要件に最適なフォームファクタを選択することができ、設計の複雑さを軽減し、市場投入までの時間を短縮することができます。

2. IoT向けワイヤレスコネクティビティ

   ワイヤレスコネクティビティは、最新のHMIおよびゲートウェイシステムには不可欠であり、iWaveのi.MX 93 SoMはWi-Fi 6やBluetooth 5.2を含む最新のワイヤレス技術をサポートしています。これらのワイヤレスオプションにより、IoTネットワークでシームレスな通信を可能にし、デバイスの統合や完全接続システムの構築を容易にします。

3. 産業用グレードの信頼性と長寿命

   産業用アプリケーション向けに設計されたi.MX 93 SoMは、広い温度範囲をサポートしており、工場フロアや屋外設置などの過酷な環境に適しています。iWaveの長寿命プログラムは、最長15年間製品の利用を保証し、プロジェクトの長期的なサポートと投資の保護を実現します。

4. 包括的なソフトウェアサポート

   iWaveは、i.MX 93 SoM用の堅牢なLinux BSPサポートを提供しており、ソフトウェア開発をスムーズかつ効率的に行うことができます。定期的なカーネルアップデート、セキュリティパッチ、ドライバサポートにより、iWaveはシステムの最新性と安全性を保証します。特定の要件に対しては、iWaveはドライバの統合やソフトウェアのカスタマイズも支援し、開発時間をさらに短縮します。

システム設計の階層的アプローチ：ハードウェアからHMIまで

i.MX 93 SoMは、HMIおよびゲートウェイシステムのすべての重要なコンポーネントをサポートする次のような多層的アーキテクチャを特長としています。

• ハードウェアレイヤ：強力なi.MX 93プロセッサと高速インターフェースが性能のバックボーンとなり、信頼性の高いデータ処理とリアルタイム通信を実現します。
• OSレイヤ：Linuxとリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）の両方をサポートするSoMは、HMIとゲートウェイ機能の効率的な開発と統合を容易にします。
• ミドルウェアレイヤ：高度なメディア処理機能により、HMIシステムのグラフィックス管理を最適化し、スムーズな操作を実現します。
• HMIレイヤ：AI主導のインタラクション、高解像度ディスプレイインターフェース、マルチメディア処理のサポートによりSoMは、HMIとゲートウェイの両システムにおける、ユーザー体験とリアルタイム制御を強化します。

まとめ

iWaveのi.MX 93システムオンモジュールは、次世代のHMIおよびゲートウェイソリューションを構築するための強力で汎用性の高いプラットフォームです。i.MX 93 SoMは、高度な処理能力、堅牢なセキュリティ機能、広範なコネクティビティオプション、機械学習のサポートにより、さまざまな産業用アプリケーションのニーズを満たすのに適しています。i.MX 93 SoMは、スマートファクトリソリューション、車載システム、医療機器の開発など、今日のコネクテッドワールドで成功を収めるために必要な性能、拡張性、長寿命を提供します。

さらに詳しい情報やカスタム要件については、mktg@iwave-global.comまでお問い合わせください。