深度评测：基于树莓派5的ED-HMI3020-070C工业HMI设备
ED-HMI3020-070C HMI 概览
综合评分：9.2分
- 性能: 9分
- 软件支持: 10分
- 外围设备与 IO: 10分
- 制造质量: 8分
- 价格: 9分
核心优势
- 丰富的网络连接选项（千兆以太网 PoE、2.4/5 GHz Wi-Fi 及蓝牙 5.0）。
- 在单板计算机（SBC）领域，其软件支持与系统稳定性无出其右。
- 扩展板设计精良，功能全面：支持SSD、RTC不间断电源、扬声器及RS232/485接口。
- 官方网站提供了详尽的使用说明文档。
有待改进之处
- 屏幕尺寸相对较小，边框较宽，且表面硬度为6H，抗刮擦能力一般。
- 在持续满负荷运行时，需要考虑增加主动散热措施。
综合评价
ED-HMI3020-070C HMI是一款完整的工业级人机界面设备，其核心基于树莓派5设计，配备一块7英寸十点触控LCD显示屏与RS232/485通信接口。该设备已集成千兆以太网、双频Wi-Fi和蓝牙低功耗（BLE）功能。得益于丰富的开源及商业软件方案以及活跃的社区生态，这款ARM平台提供了顶级的应用解决方案。
在过去，工业HMI设备曾由少数知名品牌主导。随后市场上涌现出质量参差不齐的低价仿制品，主要被爱好者用于个人项目。不久，第一批具有高性价比的优质型号出现，其性能已能满足严苛的工业标准，但普及仍面临限制。尽管市场新品迭出，但这些HMI设备的软硬件细节往往不为人知。
开源硬件的领军者改变了这一局面。树莓派率先证明了其平台在工业领域的应用价值，甚至将其用于自身工厂的控制系统。如今，在传统的PLC或工业PC之外，单板计算机（SBC）已成为第三种可靠的选择。或许在2020年，我们对SBC在工业中的应用还心存疑虑，但现在，这已不再是问题。我们只需要思考：您是否认识到，一个搭载Linux操作系统、基于四核2.4 GHz ARM Cortex-A76 CPU、配备4GB（或8GB）LPDDR4X内存的平台，在工业过程控制与监测领域能够胜任多少任务？如果再为其加上一块7英寸1024x600分辨率的触摸屏和RS232/485接口，便是我们今天要详细评测的主角——ED-HMI3020-070C HMI。
ED-HMI3020-070C HMI 硬件解析
ED-HMI3020-070C设备采用标准的纸箱包装，外贴产品标签，内部使用硬质海绵提供稳固的缓冲保护。除显示屏主体外，包装内还附有若干螺丝和金属支架，便于用户将其安装到控制面板上。HMI设备本身设计紧凑，需连接标准的树莓派专用电源或其他高品质的5.1VDC/5A USB电源供电。由于设备预装了树莓派32位桌面操作系统，接通电源后即可立即投入使用。
尽管显示屏支持10点触控，但系统并未预装虚拟键盘，因此在初始设置阶段，用户仍需借助物理键盘和鼠标进行操作。
我们评测的型号采用7英寸显示屏，此外还有10.1英寸版本可供选择。两者核心性能基本一致，只是7英寸屏幕亮度略高，达到400 cd/m²，对比度为1:800，最高分辨率为1024×600；而10.1英寸版本的分辨率则为1280×800。两款显示屏的响应时间均为30毫秒，可视角度同为85°。
有效显示区域的尺寸为154×86毫米，屏幕四周环绕着约1.5厘米宽的黑色边框，这部分无法用于显示内容。这在工业设备中较为常见，尽管不如现代手机或平板电脑的超窄边框设计。显示屏表面的硬度为6H级别，在日常使用中需要注意防止刮伤。
显示屏的背面和边缘均由金属外壳保护，外壳四周配有一圈2毫米厚的灰色装饰边框。这种金属外壳不仅为内部显示驱动电路提供防护，在日常使用中也无需打开。外壳背面设有两个连接器接口，分别用于电源输入和MIPI DSI显示信号连接。
在我们的评测样机上，没有看到MIPI CSI摄像头接口，该接口通常仅出现在集成800万像素摄像头的机型上。外壳背面还预留了安装树莓派主板的支架位置，可通过四颗螺丝固定。整个外壳可以轻松与前面板分离，内部便是集成了核心电子元件的单板计算机。外壳完全由金属制成，侧面开有用于空气流通的孔洞，但并未配备任何散热风扇。
观察这个金属外壳时，最引人注目的是其上方一块硕大的黑色被动式散热片，上面印有Edatec的Logo。这块散热片完全覆盖了下方的单板计算机，并通过导热材料与CPU、内存以及R1芯片紧密接触，以确保有效散热。
外壳上还预留了用于MIPI CSI、MIPI DSI和PCIe扁平线缆的走线孔、电池连接器、UART接口以及PoE供电引脚。侧面则提供了GPIO接口，主要用于连接扩展板。考虑到这款设备定位为工业HMI，其GPIO接口的设计重点在于支持扩展板的信号传输。
上海晶珩（EDATEC）采用CNC加工工艺制造了这款开放式被动散热外壳，并将其作为独立产品销售。我们可以将其识别为“树莓派5被动散热开放式CNC机箱”。
这种外壳由上下两块金属散热片构成：
- 上方的散热片与ED-HMI3020-070C HMI所使用的散热片完全相同。
- 下方的散热片则完全覆盖了导热材料，直接贴合在树莓派5主板的底部，形成一种“三明治”夹层结构。
这两块散热片通过四根长螺丝固定在一起。该设计无需额外风扇，完全依赖开放环境中的自然空气对流进行散热。
树莓派5 CNC开放式散热机箱详解
根据我们以往的测试经验，在开放环境中，自由的空气流通足以将处理器温度维持在工作范围内。然而，对于这种被动散热方案在完全封闭且内部还加装了SSD的机箱中的表现，我们持保留态度。测试结果显示，在连续高负载运行37分钟后，设备仍然会出现热限制，温度缓慢上升并最终稳定在80°C左右。此时，系统会通过降低工作频率来阻止温度进一步攀升，因为在密闭空间内，过高的温度可能危及SSD和其他电子元件的安全。
设备规定的工作环境温度范围为-25°C至60°C。我们的加热测试是在30°C的室温环境下进行的。因此，我们建议在实际安装时，应确保机柜内部的热空气能够通过HMI外壳上的开孔充分排出。
在树莓派机箱内部，还集成了一块额外的扩展板，用以增强树莓派5单板计算机本身的通信能力。
对于需要快速存取海量数据的应用场景，增加SSD固态硬盘至关重要。这款SSD安装在机箱底部，从外部无法直接看到。由于SSD在工作时自身会产生热量，而它并未通过导热层与机箱底部接触，因此其产生的热量将直接散发到周围空气中，而不会传导至单板计算机的底部。
此机箱支持安装尺寸为2242的M.2 NVMe SSD，同时也兼容2260和2230尺寸的SSD。但常见的2280尺寸因其长度过长而无法装入。
根据不同型号配置，内置SSD的容量可选128GB或256GB，也提供不带SSD的版本。测试数据显示，内置SSD品质优良，其读写速度分别达到469MB/s和404MB/s。在PCIe Gen3模式下，读取速度甚至高达890MB/s，访问延迟低至0.05毫秒。
不过，在工业环境中，是否应当充分发挥此类极高的硬件性能，需要项目团队根据每个具体应用场景进行审慎评估。
机箱右侧还设有一个黑色塑料盒，内部安装了一个4Ω 3W的扬声器。在我们的评测样机中，播放音频时该扬声器持续存在轻微的“噼啪”杂音。我们无法确定这是硬件本身的质量问题，还是某些线缆或连接器接触不良所致。
深入探究ED-HMI3020-070C内部结构
在这块扩展板上，除了焊接了一个以太网供电（PoE）模块外，还提供了以下功能：
- 额外的蜂鸣器。
- 音频输入和输出接口。
- 工业标准的RS232和RS485通信接口。
所有这些信号接口都已引至机箱背面。扩展板上还增加了一个超级电容（SuperCAP）以及CR1220备用电池的支持，以确保即使在主电源断开的情况下，实时时钟（RTC）和系统时钟也能持续供电，维持时间信息的准确性。
在机箱的左侧面，从左至右依次排列着以下元件：
- 4个状态指示灯：一个可编程的绿色ACT指示灯、一个红色的PWR电源指示灯（HMI开机时亮起）、两个用于指示UART通信状态的绿色COM1和COM2指示灯。
- 两个3.5毫米立体声音频接口，分别用于音频输入和输出。
- 一个组合式RS232/RS485接口，配备了120Ω终端电阻，采用凤凰（Phoenix）端子连接。
ED-HMI3020-070C HMI设备仅提供一组RS232/RS485接口，这对于大多数HMI应用场景而言已足够。如果需要更多的通信接口和线路，可以考虑上海晶珩的CM4 Industrial系列设备，该系列提供了更多端口和通信接口，但未集成内置显示屏。
前面提到的连接器均是通过扩展板实现的。接下来介绍的是树莓派5主板自带的原生接口：
- 两个USB-A 2.0接口，传输速度约为40/3.3MB/s。
- 两个USB-A 3.0接口，传输速度可达394/322MB/s。
- 一个支持PoE的千兆以太网接口。
除此之外，树莓派5以及这款HMI设备还集成了2.4GHz/5GHz双频Wi-Fi和蓝牙5.0 LE，这使其非常适用于边缘计算应用，能够无缝接入有线或无线网络。
在树莓派5主板的另一侧，配备了两个Micro HDMI接口和一个USB-C电源接口。Micro HDMI接口支持输出4K 60Hz高清视频，因此可以连接两个大尺寸显示器，实现双屏独立桌面或扩展显示。不过，Micro HDMI接口的物理结构相对脆弱，且排列较为紧凑，在实际频繁插拔时可能带来一些不便。
全面解析ED-HMI3020-070C HMI的接口布局
树莓派5主板上还设有一个MicroSD卡槽，用于插入存储卡。在测试MicroSD卡性能时，我们使用了Flexxon FxAdv II嵌入式计算机专用及树莓派优化的MicroSD卡，它在测试中表现优异，具备出色的读写速度和可靠性。读取速度达到93.3MB/s，写入速度为40MB/s，访问延迟仅为0.42毫秒。
紧邻MicroSD卡槽，有一个用于触发开/关机按钮的小孔。这个按钮终于被集成到了树莓派5的主板上，需要使用尖锐物体（如笔尖）才能触发，有效避免了意外触碰导致关机的问题。
在工业环境中，设备的可靠接地是强制要求。上海晶珩在设计这款HMI设备时充分考虑到了这一点，在金属外壳上专门设计了一个接地触点。这有效解决了静电释放（ESD）问题，确保了这款触摸屏HMI设备在苛刻环境下的运行可靠性与安全性。
ED-HMI3020-070C HMI 软件生态与支持
这款HMI设备的核心是基于树莓派5单板计算机。因此，其预装的操作系统自然是树莓派官方操作系统（Raspberry Pi OS），用户可选择32位或64位版本，以及桌面版或服务器版。
为了充分发挥ED-HMI3020-070C HMI的硬件性能，最佳选择是下载基于Debian 12（bookworm）的64位树莓派OS桌面版。
不过，在安装原版树莓派OS之后，还需要额外安装驱动程序，以支持HMI设备扩展板的所有功能。这个定制过程可以依据上海晶珩官方网站提供的详细说明和自动化脚本来完成。
使用官方树莓派OS有两大显著优势：一是能确保系统获得持续的安全更新和功能改进，二是可以充分利用为树莓派生态开发的海量应用程序和软件包。32位版本还能更好地兼容一些遗留的旧版应用程序。
因此，“Powered by Raspberry Pi”的标识对这款HMI产品而言，不仅恰当，更是其强大软硬件生态支撑的重要体现。
在工业应用层面，除了可以自主开发定制应用程序外，还可以利用众多优秀的付费及免费软件包。例如，FUXA作为一款开源的SCADA（监控与数据采集）系统，就非常适合在这个平台上部署运行。
另外，也可以考虑使用OpenPLC作为SBC控制软件包，用于编写符合标准的梯形图逻辑程序；以及Node-RED这款流行的低代码流程编排工具，用于快速构建物联网应用。
在智能家居领域，最常用的平台之一是Home Assistant Supervised系统，它拥有海量针对不同品牌和协议智能设备的现成集成模块。
FUXA项目地址：https://github.com/frangoteam/FUXA
Node-RED官方网站：https://nodered.org/
最终总结
ED-HMI3020-070C HMI是一款集开放软件与硬件于一体的创新产品，它采用了现代单板计算机技术、强大的ARM处理器内核，并具备应用于人工智能神经网络的潜力，为工业控制领域开辟了新的可能性。
树莓派平台已在机械与过程自动化领域获得了广泛的认可与实践验证。其卓越的软件支持，从早期版本至今保持了良好的向下兼容性，催生了大量免费和商业的组态、管理及可视化工具，其中不少已成为行业内的实际标准。
将工业通信标准集成到这一开放平台之上，不仅带来了出色的性能表现，也通过成熟的设计确保了系统的安全性与可靠性，使其能够完全融入现代化生产流程。
除了基于树莓派4的工业PC产品线，上海晶珩还推出了基于性能更强大、技术更先进的树莓派5平台的HMI设备。
ED-HMI3020-070C HMI产品融合了开放、现代、强大的硬件和软件生态，为工业自动化领域提供了一套极具竞争力的全新解决方案。
ED-HMI3020-070C HMI设备的价格区间大约在200至300美元之间，具体取决于内存容量、内置SSD的大小以及触摸屏尺寸的配置。与市场上同类型产品相比，其在综合性能和整体可靠性方面具有明显优势。
该硬件平台获得了开源社区和众多商业软件厂商的广泛支持。例如，CODESYS提供的“Codesys control for Raspberry Pi”软件，使得该平台在功能上足以与传统工业自动化和过程控制硬件产品相媲美。
除了工业自动化，这种基于树莓派的HMI设备还广泛应用于智能建筑、精准农业、环境监测与设备检测等多个领域，同时也是嵌入式系统和边缘计算解决方案的理想载体。
Codesys control for Raspberry Pi 详情： https://store.codesys.com/en/codesys-control-for-raspberry-pi-sl.html
获取ED-HMI3020-070C HMI更多信息： https://www.edatec.cn/cn/HMI/hmi3020.html