CC BY
53Александр корешков
При создании большинства электронных устройств со встроенными дисплеями усилия разработчиков распределены в двух направлениях: решение прикладной задачи и построение пользовательского интерфейса. Первое предполагает создание ноу-хау, уникальных схемотехнических и программных решений, второе состоит, как правило, из выполнения типовых действий со стандартными компонентами: управляющим процессором или встраиваемым процессорным модулем и стандартным дисплеем. С нашей точки зрения, разработчик прикладного устройства должен затрачивать минимум усилий для организации вывода целевой информации на экран дисплея своего прибора. Потому что наиболее важным звеном, обеспечивающим качество работы и конкурентоспособность прибора, является, разумеется, уникальная часть разработки, определяющая прикладные функции и возможности изделия, и именно на нее стоит расходовать творческую энергию и время инженеров.
Поэтому дисплейные модули и системы, способные как минимум получить данные по стандартным интерфейсам и как максимум — содержащие центральный процессор системы, должны помочь разработчикам ускорить выпуск новых изделий, улучшить ка-
рис. 1. Плата контроллера Gi Far GT02 c 3,5" TFT-дисплеем
Встраиваемые
дисплейные системы
На смену обычным дисплеям приходят встраиваемые дисплейные системы, способные не только выполнить задачи периферийного устройства, но и стать центральным узлом прикладного устройства. в статье рассматривается переход от традиционного понимания дисплеев как дополнительного устройства к системе, которая обрамляет и поддерживает прикладную часть изделия и таким образом позволяет разработчику сосредоточиться на уникальной части своей работы.
чество и внешний вид приборов, а также повысить надежность создаваемых устройств.
Вывод текстовой информации легко выполняется с помощью ЖКИ-модулей, интерфейс которых стал де-факто стандартом мировой электронной промышленности. Производители ЖКИ-модулей выпускают огромное число моделей дисплеев форматом от одной строки с 8 символами до 6 строк с 40 символами. Множество ЖКИ-модулей одного формата являются точной копией друг друга.
В дополнение к обычному ЖКИ-интер-фейсу некоторые производители дисплеев выпускают текстовые модули с последовательными интерфейсами: RS-232, последовательным асинхронным, SPI или I2C (например, Seetron, New Haven Display).
Многие графические монохромные ЖКИ-модули можно подключить к обычной 8-битной параллельной шине, что позволяет применять их в устройствах на основе микропроцессоров и микроконтроллеров.
Однако если разработчику нужно подключить дисплей через последовательный порт, выбор заметно сужается.
Большинство контроллеров графических ЖКИ предполагают подключение к параллельной шине, в этом случае нужно искать иные решения. Например, графические вакуумно-люминесцентные модули (VFD) Noritake Itron имеют широкий набор интерфейсов, включая RS-232, последовательный асинхронный, SPI и I2C.
Модули серий GU-600 и GU-3900 снабжены разнообразными дополнительными функциями: еще одним портом ввода/вывода, встроенной энергонезависимой флэш-памятью, внутренним языком-макросом. Таким образом, интеллектуальные дисплейные модули Noritake Itron — это системы, способные автономно выполнить некоторые прикладные задачи, например, опрос небольшой клавиатуры и диалог с пользователем или управление сигнальными светодиодами.
Графические модули серий GU-600 и GU-3900 являются удачным примером функционально законченного периферийного устройства, интеграция которого в прикладную систему требует минимум усилий от разработчика, предоставляя при этом множество дополнительных возможностей. Расширенный диапазон температур, высокая яркость и хороший контраст делают VFD-модули Noritake Itron хорошим решением для различных устройств, предназначенных для применения в промышленности, на транспорте, в розничной торговле и быту.
Однако VFD не предназначены для вывода полноцветных изображений. Если цветное изображение является необходимым условием реализации интерфейса пользователя, наиболее вероятным решением будет TFT ЖКИ-дисплей или OLED-дисплей.
TFT-модули, как правило, подразумевают управление по сложному интерфейсу либо применение плат преобразователей интерфейса, предназначенных для подключения модуля к простой параллельной шине, порту RS-232 или USB. Многие производители дисплеев предлагают пользователям такие платы для упрощения использования своих TFT-модулей. Так, плата контроллера TFT-дисплея Gi Far GT02 позволяет подключить модуль разрешением от 320x480 до 800x600 пикселей к 8- или 16-битной шине микропроцессора, порту RS-232 или USB (рис. 1).
Описанные решения предполагают использование дисплейного модуля или системы в качестве периферийного устройства. В последнее время появляются встраиваемые дисплейные системы, предназначенные для использования в качестве центрального управляющего блока прикладного устройства. В качестве примера рассмотрим встраиваемые дисплейные системы Bolymin на основе микропроцессора Atmel, х86-совмести-мого процессора и ARM-процессора.
Встраиваемая дисплейная система BEGV 641A построена на основе 8-разрядного микро-
Рис. 2. Встраиваемая дисплейная система Bolymin BEGX581A на основе к86-совместимого микропроцессора AMD Geode LX-800
процессора Atmel ATMEGA644P. Она оснащается монохромным ЖКИ-разрешением 240x128 пикселей и контроллером для подключения сенсорной панели.
Порты SPI и I2C позволяют подключить низкоуровневую периферию: субдисплей, часы реального времени, АЦП и т. д.
Система BEGV641A имеет два последовательных порта: RS-232 и гальванически развязанный порт RS-485 или RS-422. Благодаря изолированном порту систему BEGV641A можно использовать в промышленном оборудовании.
Встраиваемая дисплейная система BEGX581A (рис. 2) создана на основе микропроцессора AMD Geode LX-800 и чипсета AMD Geode Link CS5536 XP. Она поддерживает операционные системы Windows CE и Windows XP Embedded. Благодаря малому потреблению система BEGX581A не содержит вентилятора.
Для работы с системой BEGX581A предназначен дисплейный модуль диагональю 10,4" разрешением 800x600. Кроме того, к встроенному порту VGA может быть подключен внешний монитор.
Внешняя шина системы BEGX581A содержит интерфейс жесткого диска IDE, 4 порта USB, 4 последовательных порта, принтерный параллельный порт, разъем карты памяти Compact Flash, порт для подключения локальной сети Ethernet. Для расширения системы можно использовать шину PC/104. Система BEGX581A имеет также аудиопорт с микрофонным и линейным входами, есть и выход для подключения динамика. Возможности
системы можно значительно расширить с помощью важных опций: сенсорной панели, GSM- и GPS-модулей, блока резервного питания.
Система на основе ARM-архитектуры BEGA220A (рис. 3), основанная на процессоре ARM926EJ, поддерживает операционную систему Windows CE.
Для подключения периферийных устройств предназначен набор портов: USB (1 управляющий и 1 ведомый), RS-232, гальванически развязанный RS-485/-422, Ethernet, разъем карты памяти SD/MMC, аудио, 12-ли-нейный порт ввода/вывода, совмещенный с портом клавиатуры. Система имеет встроенный 6-канальный 12-разрядный АЦП. Среди дополнительных опций — модуль беспроводной сети и клавиатура.
Важным этапом разработки является создание корпуса устройства. Это сложная работа. Поэтому конструктивно завершенная платформа, позволяющая с минимальными усилиями создать прикладной прибор, наверняка должна заинтересовать разработчиков средств промышленной автоматики и измерительной техники. Разработанная компанией GHI Electronics платформа для создания прикладных устройств CANxtra Box представляет собой размещенное в малогабаритном корпусе устройство с графическим дисплеем и небольшой клавиатурой, снабженное различными разъемами: 2 USB (хост и периферия), RS-232, Micro SD, Ethernet LAN, CAN, LIN, последовательным портом (рис. 4). Расширять возможности устройства можно с помощью интерфейсов SPI, I2C, шины ввода/вывода общего назначения.
Пользовательский интерфейс весьма неприхотлив: дисплей разрешением 128x64 пикселей с 16 градациями яркости и 12 кнопок клавиатуры. Однако для ряда профессиональ-
ных задач этого оказывается достаточно. Тем более что устройство предназначено для работы с недорогими системами, о чем свидетельствует наличие порта LIN (Local Interconnect Network).
Для решения задач, возникающих при управлении промышленным оборудованием и проведении измерений, пригодятся встроенные АЦП и ЦАП.
Можно предположить, что наиболее успешно применять CANxtra Box при создании оборудования для обслуживания автомобильной техники, благодаря интерфейсам CAN и LIN.
Дисплей, когда-то бывший всего лишь одним из периферийных устройств, постепенно становится краеугольным камнем прикладного устройства. На смену вспомогательному блоку управления индикатором приходит мощная материнская плата. Это позволяет разработчику сосредоточиться на уникаль-
Таблица. Дисплейные модули Noritake со стандартными интерфейсами
Серия
GU-7OOO GU-6OO GU-39OO
| Форматы |
112x16 128x32 128x64 140x16 140x32 160x32 160x64 256x64 280x16 280x32 128x8 128x18 128x32 128x64 144x16 144x40 160x32 160x64 180x32 240x64 254x32 256x8 256x32 256x64 256x128
| Интерфейсы |
8-битный параллельный + + +
ЖКИ- совместимый +
RS-232 + + +
Последова- тельный асинхронный + +
SPI + +
I2C +
USB + +
1 Дополнительные функции |
Энерго- независимая память. Цветная подсветка Энерго- независимая память. Макросы. Дополнительный порт ввода/вывода Энерго- независимая память. Макросы. Дополнительный порт ввода/вывода
ной части своей задачи, а рутинные задачи решить с помощью готовой системы. Можно ожидать, что это позволит снизить себестоимость изделия, поскольку значительная часть прикладного устройства строится на основе стандартного блока, стоимость которого
снижается благодаря объему производства. Также можно ожидать повышения качества и надежности прикладного устройства, поскольку центральный узел изделия изготавливается производителем с надежной системой контроля качества. ■
Литература
1. www.bolymin.com.tw
2. www.canxtra.com
3. www.emiocom.ru
4. www.otobrazhenie.ru
