POWERTIP SoM + wyświetlacz = gotowe rozwiązanie HMI

Poniedziałek, 11 grudnia 2023 | Prezentacje firmowe Optoelektronika

Masters od wielu lat specjalizuje się w dostarczaniu wyświetlaczy, paneli dotykowych oraz zintegrowanych rozwiązań dla aplikacji HMI. Firma współpracuje ze znanymi i cenionymi azjatyckimi producentami, co pozwala na szybką reakcję i odpowiednie wsparcie techniczne klienta na każdym etapie realizowanego projektu.

POWERTIP SoM + wyświetlacz = gotowe rozwiązanie HMI

Masters dba o jak najlepszą komunikację między klientem a producentem i pomaga w doborze optymalnego rozwiązania wyświetlacza zgodnego z wymaganiami, zarówno na etapie początkowym projektu, ale także w sytuacji, gdy projekt jest już zaawansowany i jest potrzeba dopasowania innego rozwiązania. Firma zapewnia klientowi odpowiednie narzędzia ułatwiające implementację wyświetlacza, tj. próbki, sterowniki, układy zasilające, złącza oraz oprogramowanie realizujące graficzny interfejs użytkownika.

Powertip Technology Corporation, założona w 1991 roku, jest kluczowym partnerem firmy Masters i światowym producentem wyświetlaczy oferowanych w sektorze medycznym, przemysłowym, motoryzacyjnym i konsumenckim. Główna siedziba firmy znajduje się w Taichung na Tajwanie, a zakłady produkcyjne zlokalizowane są na Tajwanie i w Nanjing w Chinach. Powertip cechuje wysoki standard i jakość w zakresie technologii i rozwoju produktów.

Wyświetlacze w ofercie

Powertip stał się wiodącym producentem małych i średnich wyświetlaczy monochromatycznych znakowych i graficznych oraz pełnokolorowych TFT, a także rezystancyjnych i pojemnościowych paneli dotykowych. Wyświetlacze występują w szerokiej gamie rozmiarów od 1,44" do 12,1". Dostępne interfejsy komunikacyjne to równoległe (starsze 8-/16-bitowe oraz 24-bitowe RGB) oraz szeregowe SPI, LVDS, MIPI i HDMI.

Możliwości produkcyjne producenta obejmują technologię montażu powierzchniowego (SMT), łączenia automatycznego taśmowego (Tape Automated Bonding – TAB), montażu sterowników wyświetlaczy na płytce (Chip-On-Board – COB), na szkle (Chip-On-Glass – COG), na taśmie (Chip-On-Flex) oraz sitodruk.

Produkcja typowego panelu LCD wymaga od producenta przygotowania szkła macierzystego, trasowania, cięcia, wypełnienia komórek ciekłym kryształem, a następnie uszczelnienia dwóch szklanych paneli. Kolejnym krokiem jest dodanie polaryzatorów, filtrów kolorów i wszystkich innych wymaganych elementów produkcyjnych, aby stworzyć gotowy moduł LCD zgodnie ze specyfikacją.

Powertip, oprócz standardowych wyświetlaczy i paneli dotykowych, oferuje również rozwiązania dopasowane pod potrzeby klienta, co pozwala na wykorzystanie produktów w szerokim obszarze aplikacji. Przykładowo na życzenie klienta panele dotykowe mogą mieć specjalne wymiary, logotyp klienta w danym kolorze czy kolor panelu dopasowany do urządzenia, w którym wyświetlacz z panelem będzie pracować.

Rys. 1. Przykładowe wyświetlacze Powertip

Nowoczesne technologie

Poza standardowymi rozwiązaniami bazującymi na technologii TFT-TN, producent oferuje również wyświetlacze w technologii IPS (In-Plane Switching). Główną cechą i zaletą takiego rozwiązania są szerokie kąty obserwacji sięgające 178 stopni, co umożliwia oglądanie obrazu pod znacznym kątem. Inne kluczowe zalety to lepsze odwzorowanie kolorów, wysoki kontrast związany z głęboką czernią i poprawiony czas reakcji matrycy. Zainteresowanie wyświetlaczami IPS znacząco rośnie również ze względu na cenę, która obecnie nie jest już dużo wyższa od ceny starszych rozwiązań opartych o technologię TN.

Rys. 2. Wyświetlacz LCD TFT (PH720128T005ZBC) o przekątnej 7 cali z interfejsem MIPI-DSI

Poprawa własności optycznych wyświetlaczy to nie tylko zastosowanie matryc IPS, ale także użycie produktów o coraz większej rozdzielczości. A to z kolei oznacza wprowadzanie nowych, wydajnych interfejsów o dużej przepustowości. Przykładem coraz bardziej popularnego interfejsu, na którym warto się skupić, jest szeregowy interfejs MIPI-DSI. Bazuje on na różnicowych parach sygnałowych, co pozwala na jednoczesną komunikację dwukierunkową typu full-duplex. Dane przesyłane są przy wykorzystaniu dwóch trybów synchronizacji: Low Power (LP) i High Speed (HS). Cechą charakterystyczną tego interfejsu jest duża prędkość przesyłania danych przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby połączeń między wyświetlaczem a mikrokontrolerem. Najważniejszymi zaletami MIPI-DSI są duża wydajność przy niskim poborze mocy a także zmniejszony poziom zakłóceń elektromagnetycznych.

Przykładem popularnego wyświetlacza z interfejsem MIPI jest PH720128- T005ZBC o przekątnej 7", rozdzielczości 720×1280 pikseli, szerokimi kątami patrzenia 85°, jasnością 500 cd/m² i pojemnościowym panelem dotykowym obsługującym wiele punktów dotyku (multi-touch).

Bardzo interesującym wyświetlaczem jest też PH128800T004-ZFC o przekątnej 10,1", z interfejsem HDMI i pojemnościowym panelem dotykowym z interfejsem USB. Interfejs HDMI stał się najpopularniejszym standardem interfejsu wideo, przesyłającym obraz o wysokiej rozdzielczości oraz wielokanałowe dane audio w formie cyfrowej, zachowując przy tym wysoką jakość obrazu i dźwięku.

Rys. 3. Przykłady rozwiązań SoM Powertip opartych o mikroprocesory

Rozwiązania embedded z wyświetlaczem

Producent rozszerzył swoją ofertę o wbudowane rozwiązania SoM (Systemon- Module) oparte na procesorach i mikrokontrolerach ARM, które w połączeniu z wyświetlaczem TFT-LCD umożliwiają implementację aplikacji opartych o interfejs HMI. Wprowadzenie płyt sterujących zwiększa możliwości w tworzeniu i integracji aplikacji wyższego poziomu oraz przyspiesza i skraca czas wprowadzenia finalnego produktu na rynek. Producent oprócz sprzętu dostarcza również odpowiednie pliki konfiguracyjne. Producent może dostosować jakiekolwiek zmiany w sprzęcie i oprogramowaniu na życzenie klienta.

Zestawy SoM dzielimy na typu pierwszego (SoM Type-1), gdzie centralnym elementem sterującym są mikroprocesory NXP (np. MX6DL, i.MX8M Mini) oraz na typu drugiego (SoM Type-2) i Mini, sterowane przez mikrokontrolery STM32 (np. STM32F429, STM32H750). Bardzo ważnym aspektem jest kompatybilność wszystkich pinów dla płytek SoM Type-1, co pozwala klientowi na zaprojektowanie jednej płyty głównej i wybór SoM, spełniającego wymagania funkcjonalne.

SoM z mikroprocesorem ma kilka interfejsów peryferyjnych takich jak I²C, UART, SPI, USB2.0, PWM, I²S i inne, a także ma sprzętową możliwość dekodowania wideo dla różnych modułów wyświetlaczy wyświetlających grafikę za pomocą interfejsów RGB, LVDS i MIPI-DSI. Wspiera systemy operacyjne Linux i Android, spełniające wymagania klientów. Powertip oferuje klientom darmowe pakiety wsparcia płyty (BSP – Board Support Packages) w celu zbudowania własnego głównego systemu plików. Klienci mogą tworzyć aplikacje przy użyciu biblioteki Qt lub różnych bibliotek Python dla systemów wbudowanych.

Rozwiązanie Mini Board jest bardzo elastyczne dla programistów i użytkowników. Wysokowydajny mikrokontroler z rodziny STM32H7 z wbudowanym akceleratorem graficznym i funkcją kodeka JPEG sprawia, że wyświetlanie obrazu jest bardziej płynne i zmniejsza obciążenie procesora. Dodanie 32 MB pamięci flash zwiększa elastyczność pamięci zewnętrznej. Płytka wyposażona jest w konfigurowalne porty I/O, takie jak magistrala CAN, port Ethernet lub gniazdo kart SD. W razie potrzeby użytkownicy mogą pobrać oprogramowanie TouchGFX ze strony internetowej STMicroelectronics będące kreatorem graficznym GUI zoptymalizowanym do mikrokontrolerów STM32. Bogaty projekt graficzny w połączeniu z wyświetlaczem TFT zapewnia intuicyjną aplikację w różnych scenariuszach.

Rys. 4. Przykłady rozwiązań SoM opartych o mikrokontrolery

Przykłady zastosowania:

Sterowanie przemysłowe (kontrolery i oprzyrządowanie),
Automatyka budynków (inteligentne sterowanie domem),
Kiosk (POS, automaty do sprzedaży),
Inne (medycyna, wyposażenie sportowe).

Rys. 5. Idea sterowania wyświetlaczem poprzez UART

Powertip ma również rozwiązania do obsługi inteligentnego wyświetlacza za pomocą UART. Przy aplikacji kolorowego wyświetlacza dotykowego na różnych urządzeniach przemysłowych pozwala to znacznie skrócić czas projektowania. Dzięki prostemu interfejsowi, szeregowemu interfejsowi RS232, projektanci mogą najpierw edytować wyświetlany obraz za pomocą np. Powertip Graphic Editor na komputerze, a następnie po prostu przesłać obraz przez USB lub dysk do pamięci wyświetlacza.

Zalety inteligentnego wyświetlacza UART: