Clever System - sprytne, zintegrowane wyświetlacze TFT-LCD

Clever System - sprytne, zintegrowane wyświetlacze TFT-LCD
Pobierz PDF Download icon

Aktualne trendy, którymi podążają klienci - użytkownicy urządzeń elektronicznych, wymuszają na producentach tworzenie rozwiązań wyposażonych w zaawansowane, graficzne interfejsy użytkownika. Moda na kolorowe animacje i wizualizacje powoduje, że nawet w najbardziej błahych aplikacjach zaczyna się stosować duże, wielobarwne wyświetlacze graficzne. Jednak obsługa takiego wyświetlacza może stanowić nie lada problem, szczególnie, jeśli cała aplikacja pracuje w oparciu o nieduży, energooszczędny mikrokontroler. Z myślą o takich właśnie sytuacjach firma Winstar opracowała wyświetlacz TFT-LCD WF35M, którego obsługa sprowadza się do przesyłania komend poprzez interfejs szeregowy

Podstawowymi problemami, z którymi spotykają się inżynierowie starający się zmodernizować swoje projekty, rozbudowując je o kolorowe wyświetlacze graficzne, są niedostateczna wydajność procesora, niedobór pamięci operacyjnej oraz brak odpowiedniej liczby wyprowadzeń do komunikacji z LCD. Już nawet przy rozdzielczości rzędu 320×240 pikseli i 24-bitowej palecie barw jest potrzebne 225 kB pamięci do przechowania treści jednego całego ekranu.

Dynamiczne zmienianie tej zawartości oraz ładowanie nowych obrazów i animacji skutkuje poważnymi narzutami na procesor, którego wydajność obliczeniowa może nie wystarczać do realizacji tych czynności, szczególnie, jeśli został wcześniej optymalnie dobrany do aplikacji z monochromatycznym wyświetlaczem alfanumerycznym.

W końcu problemem jest też interfejs do komunikacji z wyświetlaczem, który w wypadku graficznych LCD bardzo często ma kilkanaście pinów, poprzez które podawane są kolejne bajty danych i przesyłane sygnały synchronizacji oraz rozkazy, nie mówiąc już o wyprowadzeniach do sterowania podświetleniem. Skorzystanie ze standardowego wyświetlacza TFT w miejsce wcześniej używanego wyświetlacza alfanumerycznego wymaga nie tylko wymiany procesora na bardziej wydajny, ale też przeprojektowania płytki drukowanej, tak by obsłużyć odpowiedni interfejs komunikacyjny.

Zintegrowane wyświetlacze Clever System

Fotografia 1. Wyświetlacz Winstar WF35M - pierwszy z rodziny Clever System

Z rozwiązaniem tego problemu przychodzi firma Winstar, która przygotowała nową serię wyświetlaczy Clever System zintegrowanych z zaawansowanymi kontrolerami. Pierwszymi reprezentantami tej serii są modele WF35M o przekątnej 3,5" oraz WF43M o przekątnej 4.3". Opracowano je właśnie z myślą o twórcach, którzy chcieliby zmodernizować swoje projekty, minimalizując ilość włożonej w to pracy. Ponadto, omawiane rozwiązanie sprawdzi się też w nowych projektach, w których pozwoli na skrócenie czasu pracy, upraszczając tworzenie graficznego interfejsu użytkownika.

WF35M i WF43M to wyświetlacze, które dzięki zintegrowanym układom scalonym sterowane są poprzez interfejsy UART i SPI. Pomimo że np. WF35M charakteryzuje się rozdzielczością 320×240 pikseli i 24-bitową głębią kolorów, nie wymaga wydajnego mikrokontrolera do sterowania jego pracą.

Wbudowane układy sterujące same regulują natężenie podświetlenia, przechowują zawartość wyświetlanej ramki w pamięci, a nawet pozwalają na generowanie znaków i kształtów na ekranie, a wszystko za pomocą nieskomplikowanych poleceń. Dodatkowo, umożliwiają wczytywanie plików i wyświetlanie ich bezpośrednio na ekranie. Wystarczy tylko wysłać odpowiednią komendę poprzez 2-przewodowy interfejs UART.

Niższe koszty, szybsze dotarcie na rynek

Takie rozwiązanie skutkuje wieloma korzyściami, które sprowadzają się przede wszystkim do zmniejszenia kosztów projektowych. Zastosowanie zintegrowanego wyświetlacza z serii Clever System pozwala nie tylko na użycie tańszego mikrokontrolera do sterowania całym urządzeniem, ale też prowadzi do oszczędności związanej z dodatkowymi obwodami sterującymi i powierzchnią płytki drukowanej.

Programiści, zamiast wplatać obsługę wyświetlacza w główny kod programu i tworzyć własne funkcje graficzne, mogą skorzystać z gotowych rozwiązań, wywołując je za pomocą odpowiednich komend wysyłanych przez interfejs szeregowy. Firma Winstar szacuje, że takie podejście pozwala na zaoszczędzenie nawet 60% czasu potrzebnego do utworzenia aplikacji. Co więcej, użycie 4-przewodowego konektora jest również tańsze, niż zastosowanie np. 20-przewodowych taśm, a na dodatek w praktyce skutkuje zwiększeniem niezawodności połączenia, a więc i redukcją liczby usterek oraz napraw gwarancyjnych.

Prostota programowania

Rysunek 2. Schemat blokowy wyświetlacza Winstar WF35M

Winstar Clever System to nie tylko sam wyświetlacz i zintegrowane z nim układy sterujące, ale też pakiet oprogramowania ułatwiający prace projektowe. Po dołączeniu wyświetlacza do komputera PC za pomocą interfejsu RS232 lub USB, inżynier może skorzystać z aplikacji WF35M UI Download & Coding test Software, która pozwala na tworzenie i testowanie programu obsługi wyświetlacza, jeszcze zanim przygotowana zostanie platforma sprzętowa, z którą docelowo będzie współpracował wyświetlacz.

Program umożliwia łatwe generowanie i testowanie komend wyświetlających konkretne grafiki, kształty lub napisy, a które później mogą zostać skopiowane do docelowego kodu. Obsługa wspomnianej aplikacji jest bardzo prosta i nie wymaga doświadczenia w tworzeniu aplikacji z kolorowymi wyświetlaczami TFT-LCD. Dzięki temu ten sam zespół programistów, który tworzył poprzednią wersję urządzenia, wyposażoną tylko w wyświetlacz alfanumeryczny, może bez problemu wykonać nowe rozwiązanie multimedialne. Wspomniane oprogramowanie umożliwia testowanie komunikacji z wyświetlaczem, automatyczne wgranie programu galerii, wyświetlającego obrazy z plików oraz załadowanie czcionek do pamięci wyświetlacza.

Dodatkowym ułatwieniem, szczególnie przydatnym na etapie produkcji, jest narzędzie WWTFT-00# USB. Służy ono do szybkiego, masowego ładowania grafik do pamięci wyświetlacza. Dzięki zastosowaniu uniwersalnego interfejsu USB można je łatwo uruchomić na komputerze PC i w szybki sposób wgrywać adekwatne pliki graficzne do poszczególnych egzemplarzy wyświetlaczy w trakcie produkcji.

Parametry techniczne WF35M

Omawiany, aktualnie dostępny model wyświetlacza cechuje się też dobrą jakością obrazu. Jest podświetlany sześcioma białymi diodami LED, a jego jasność to 420 cd/m². Czas reakcji wynosi 10 ms dla zmiany barwy piksela z koloru białego na czarny i 15 ms w przeciwną stronę. Kontrast wynosi 350:1, a kąty obserwacji to po 60° z lewej i z prawej, 50° z góry i 55° od dołu.

Urządzenie może pracować w temperaturze od -20°C do +70°C. Jego wymiary zewnętrzne to 100 mm×66,44 mm×5,76 mm, a obszar aktywny wyświetlacza to 70,08 mm×52,56 mm. Zasilanie wymaga napięcia 5 V, a pobór prądu typowo wynosi 160 mA i nie przekracza 240 mA, z czego większość stanowi prąd pobierany przez wbudowaną przetwornicę podświetlenia. Producent szacuje żywotność diod na 50 tysięcy godzin, po których jasność maksymalnego podświetlenia nie spadnie więcej niż o połowę.

Typowe zastosowania

Producent przewiduje, że wyświetlacze serii Clever System znajdą zastosowanie przede wszystkim w aplikacjach POS oraz np. w automatach do przygotowywania (podgrzewania) jedzenia. Widzi też zastosowania podzespołu w maszynach przemysłowych oraz urządzeniach medycznych, a także wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba szybkiej modernizacji starszych projektów i rozbudowy ich o kolorowe wyświetlacze graficzne. W planie jest też wprowadzenie wyświetlacza WF57M o przekątnej 5,7".

Marcin Karbowniczek, EP

Artykuł ukazał się w
Grudzień 2014
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik marzec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio kwiecień 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje marzec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna marzec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich kwiecień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów