Zaawansowane kontrolery i biblioteki oprogramowania

Nowoczesny interfejs użytkownika opiera się dzisiaj na kolorowej grafice, coraz częściej zawierającej nie tylko elementy statyczne, ale animacje, a także treść dopasowującą się do kontekstu realizowanego zadania (tzw. responsywność). Jednocześnie dla programistów systemów embedded obsługa wyświetlacza graficznego jest bardziej skomplikowana, gdyż w większości przypadków wymaga tworzenia treści jako map bitowych, a więc poprzez zapalanie i gaszenie pojedynczych pikseli.

Tworzenie grafiki, rysowanie elementów interfejsu, takich jak przyciski, okienka, a także pisanie tekstu w trybie graficznym wymaga posiadania oprogramowania pozwalającego na rastrowanie takich elementów, wykreślanie figur i dokonywanie podstawowych operacji jak na przykład wypełnianie obszaru kolorem.

Do tego wykorzystuje się biblioteki graficzne, czyli zestawy gotowych procedur realizujących takie operacje, zawierające niezbędne kroje czcionek i pozwalające na parametryzację działania pod dany model wyświetlacza.

Szacunkowa sprzedaż osiągana przez dostawców

Dla blisko dwóch trzecich firm wyświetlacze uzupełniają biznes dystrybucyjny i tworzą jedną z wielu jego części. Poważniejszym zaangażowaniem może się pochwalić mniej więcej co czwarta firma, a co dziewiąta może być postrzegana jako dostawca specjalizujący się w tej tematyce. Wyświetlacze są komponentami relatywnie drogimi, zwłaszcza te nowoczesne, zatem niewielka sprzedaż może się zmienić w spore obroty. Można oczywiście podnosić, że na silnie konkurencyjnym rynku nawet duże obroty nie oznaczają od razu dużych zysków, ale w praktyce takie powiązanie jest. Wyświetlacz i mikrokontroler są głównymi elementami wielu systemów elektronicznych. Oznacza to, że wokół nich można zbudować kompleksową ofertę obejmującą większość pozycji zawartych w BOM urządzenia i tym samym traktować wyświetlacz jako narzędzie zapewniające sukces. Poza tym wyświetlacz jest dla użytkownika urządzenia elektronicznego najważniejszym elementem kojarzonym z jakością i innowacyjnością, przez co się na nim nie oszczędza tak jak na całej reszcie elementów standardowych. Dlatego w tym przypadku duże obroty to zwykle też godziwe zyski.

Tworzenie grafiki "na piechotę", a więc bez oprogramowania narzędziowego, nie jest ani łatwe, ani przyjemna, a poza tym nie ma na taką "zabawę" czasu. W obszarze wyświetlaczy rozwój technologii jest szybki a liczba nowych produktów, wersji kontrolerów i opcji wymagających uwagi ze strony projektantów jest bardzo duża.

Standardowa biblioteka procedur pozwala opanować tę zmienność i przestać się skupiać na szczegółach. Oznacza to, że dostępność oprogramowania wspierającego tworzenie grafiki, nowoczesnego GUI i generalnie ułatwiającego komunikację z użytkownikiem staje się jednym z bardziej istotnych zagadnień i narzędziem wspierającym sprzedaż.

Znaczenie biznesowe wyświetlaczy dla firmy

Dla co czwartej firmy z tego zestawienia wyświetlacze są bardzo ważną częścią biznesu i tworzą dużą część obrotów. Takie firmy można postrzegać jako dostawców specjalizowanych i w porównaniu do innych grup podzespołów elektronicznych omawianych w naszych zestawieniach grono to jest relatywnie spore. Dla co trzeciej firmy wyświetlacze są jedną z kilku ważnych części biznesu, co oznacza nieco mniejszy poziom specjalizacji, ale nadal znaczny. Wydaje się, że pomijając najprostsze jednostki wyświetlające, sukcesy w sprzedaży całej reszty wymagają od dostawcy zapewnienia dużej wartości dodanej: zestawów startowych, wsparcia technicznego, oprogramowania i narzędzi. To jest domena firm zaangażowanych i wyspecjalizowanych, co właśnie na wykresie widać, bo czerwone pole charakteryzujące dostawców bez specjalizacji zwykle sporo przekracza 50%, czasem nawet zbliża się do 70%, a tym razem jest ich tylko 36%.

W tym obszarze rynku sporo się dzieje. Są wyświetlacze z wbudowanym zaawansowanym kontrolerem pozwalającym na obsługę grafiki za pomocą poleceń wysokiego poziomu, a w praktyce komend jak z języka Basic. Taki kontroler jest w praktyce małym komputerkiem z pamięcią, interfejsem komunikacyjnym i oprogramowaniem firmware, ale w praktyce pozwala on na banalną implementację większości niezbędnych grafik. Inne podejście bazuje na specjalizowanym oprogramowaniu, które obsługuje popularne jednostki wyświetlaczy i zawiera nie tylko gotowe procedury do ich obsługi, ale także szablony i zestawy przykładów pozwalające na ich modyfikację i przeróbki.

Oprogramowanie do obsługi wyświetlaczy dostarczają też producenci mikrokontrolerów, którzy w ramach wsparcia technicznego tworzą zestawy projektowe lub rozwiązania w miarę standardowe z przykładowymi jednostkami wyświetlającymi, a biblioteki oprogramowania stanowią u nich część składową środowiska IDE.

Zbliża się kres modułów znakowych

Znakowe moduły wyświetlaczy LCD z kontrolerem zawierające od jednej do czterech linii po kilkanaście znaków są znane chyba wszystkim. Z pewnością elementy te zapisały się pozytywnie w ostatnich kilkunastu latach w rozwoju branży elektronicznej, zapewniając prostotę obsługi i niezłe parametry. Ich ekspansja na rynku jest wymownym dowodem, jak ważna dla projektantów systemów elektronicznych jest łatwość korzystania z jednostek wyświetlających.

Aktualna koniunktura na rynku wyświetlaczy

Aktualna koniunktura na rynku wyświetlaczy przez ponad połowę pytanych została oceniona jako poprawiająca się. Niemniej oceny nie są tutaj jednoznaczne - jak widać z danych przedstawionych na wykresie - dla mniej więcej co dwunastej firmy warunki się pogarszają. Wytłumaczeniem może być to, że wiele kontraktów jest powiązanych z realizacją projektów, które zajmują dużo czasu, najczęściej od roku do trzech lat i wynik danej firmy jest nieraz uwarunkowany tym, czy konkretny projekt się zakończył, czy też nie. Ponadto sektor wyświetlaczy jest dość duży pod kątem asortymentu oraz liczby firm zajmujących się tą tematyką. Spora konkurencja w rozwiązaniach typowych i duże znaczenie nowinek technologicznych powodują, że sprzedaż u poszczególnych dostawców też potrafi się znacznie różnić, bo część firm handluje najprostszymi jednostkami. Ważne jest, że średnia dla całego rynku jest dodatnia i jak nam sygnalizowano zwykle wzrost procentowy jest dwucyfrowy.

Niemniej trudno nie zauważyć, że słabo przystają już one do wymagań współczesnej elektroniki. Im bardziej specjalistyczny sprzęt, a ilość informacji, którą trzeba przekazać użytkownikowi jest mniejsza, im znaczenie jakości komunikacji staje się bardziej pomijalne, tym większa możliwość aplikacyjna dla tych jednostek. Warto zauważyć, że wyświetlacze tego typu są tanie, produkowane przez wiele firm, a więc łatwe do kupienia.

Ich parametry też są często poprawiane, a ich wytwórcy nieustannie eksperymentują z kolorem podświetlenia, kontrastem i czytelnością treści po to, aby nie była to konstrukcja zamknięta. Nowe opracowania dają szansę na odmłodzenie starszych urządzeń, ale fakty są nieubłagane - rynek rozwija się w innym kierunku i elementy te są wypierane z rynku przez nowsze technologie.

Pobór mocy staje się ważny

Niski pobór mocy nie dotyczy jedynie elektroniki mobilnej, a więc aplikacji zasilanych z baterii. Takie same oczekiwania mają użytkownicy urządzeń stacjonarnych i zasilanych z sieci, gdyż energia elektryczna jest coraz droższa, a dodatkowo wymagania norm zmuszają do zapewnienia wysokiej sprawności energetycznej.

Wyświetlacz graficzny o dużej przekątnej niestety jest komponentem, który pobiera stosunkowo dużą moc. W przypadku jednostek LCD jest ona zużywana na podświetlenie, zasilanie kontrolera i panelu dotykowego. Duże rozdzielczości i kolorowa grafika wymagają też mocy obliczeniowej ze strony mikrokontrolera, co także wpływa na bilans energetyczny aplikacji.

Typy wyświetlaczy zapewniające największe dochody

Największe dochody rozumiane jako iloczyn cen i wolumenów zapewniają wyświetlacze TFT w wersji bez kontrolera, a w drugiej kolejności graficzne LCD. Mocno trzymają się też alfanumeryczne wyświetlacze LCD, które cały czas są odmładzane i uatrakcyjniane przez producentów. W ich cieniu znajdują się panele LCD, czyli płytki szklane z ciekłym kryształem, których atutem jest bardzo niski pobór mocy i możliwość indywidualizacji. OLED-y i elektroniczny papier zajęły dół zestawienia, po raz kolejny potwierdzając, że nowinki techniczne przyjmują się na rynku wolno, bo są drogie, muszą zostać zaplanowane w projektach, które nierzadko się rodzą w bólach i nie zawsze projektanci są pewni ich jakości i bezproblemowości. Warto zauważyć, że pierwszy komercyjny produkt z wyświetlaczem OLED pojawił się już 13 lat temu, a 10 lat temu pokazano pierwszy wyświetlacz elastyczny tego typu. Okazuje się, że często dekada to za mało, aby dobra technologia upowszechniła się w elektronice profesjonalnej.

Chęć zapewnienia niskiego poboru mocy kieruje uwagę konstruktorów w stronę wyświetlaczy w innych technologiach, a więc na OLED-y i e-papery, gdzie nie ma podświetlenia, a więc tego najbardziej energochłonnego czynnika. W przypadku e-paperu bilans energetyczny jest jeszcze bardziej korzystny, bo statyczny obraz nie wymaga zasilania, odświeżania ani nawet nadzoru ze strony mikrokontrolera.

Trzeba też dostrzec, że chęć zapewnienia dobrego bilansu energetycznego cały czas utrzymuje spore zapotrzebowanie na znakowe wyświetlacze panelowe LCD. Są to płytki szklane z ciekłym kryształem, bez kontrolera i wyświetlające z góry ustalone znaki takie jak cyfry lub symbole. Panelowe wyświetlacze znakowe LCD pobierają znikomą moc, zapewniają dobry kontrast i czytelność w oświetleniu słonecznym, przez co mogą być aplikowane w sprzęcie profesjonalnym.

Typy wyświetlaczy, których sprzedaż rozwija się najszybciej

Największa dynamika wzrostu sprzedaży dotyczy jednostek OLED-owych i e-paperów, co z pewnością jest wynikiem tego, że przy małych wolumenach i raczkującej sprzedaży każdy wzrost wyrażony w procentach wygląda imponująco. Wyświetlacze tego typu z pewnością są obecnie rozważane przy realizacji nowych projektów, próbki są testowane i analizowane przez producentów elektroniki. Szybko rozwijający się rynek powinien za kilka lat przekroczyć masę krytyczną niezbędną do szerokiej popularyzacji tych technologii i spadku cen, tak jak było z wszystkimi poprzednimi rozwiązaniami. Dane pokazane na wykresie stają się szczególnie wymowne, gdy zestawi się je z naszym poprzednim badaniem z końca 2014 roku. Wówczas padło tylko 5% wskazań na OLED-y i e-paper jako te jednostki, które rozwijają się najszybciej, aktualnie było ich aż 57%. Trudno o bardziej czytelne wskazanie kierunku zachodzących zmian.

Trochę gorzej jest z zakresem temperatur pracy, bo w ujemnych temperaturach stają się bardzo wolne, ale tę wadę daje się pokonać niewielkim kosztem. Wiele mikrokontrolerów zawiera kontroler takiego wyświetlacza segmentowego, więc aplikacja jest nieskomplikowana. Producenci tych elementów chętnie podejmują się wykonania wersji o indywidualnym charakterze, co pozwala nie tylko uatrakcyjnić produkt, ale też w pewien sposób chronić go przed kopiowaniem.

Innymi słowy, trend energooszczędności powoduje wzrost zainteresowania klientów technologiami innymi niż TFT LCD, co należy uznać za zjawisko pozytywne. Jest to także czynnik sprawczy tego, że rozwiązania takie jak wyświetlacze próżniowe VFD wypadają na margines.

Główne czynniki odpowiedzialne za sukces w sprzedaży

Zestawienie najważniejszych czynników odpowiedzialnych za sprzedaż otwiera oczywiście cena, która przebija parametry techniczne oraz jakość wykonania, a zapewne także to, w jakiej technologii jest wykonana jednostka wyświetlacza. Innymi słowy, chcemy wyświetlaczy o dobrych parametrach i jakości, niemniej koszt zakupu musi się zmieścić w budżecie. Takie podejście ogranicza niestety szybkość penetracji nowych technologii, takich jak OLED lub e-paper, które muszą poczekać, aż ceny rozwiązań przestaną być barierą. Poza wymienionymi czynnikami dość wysoko znalazły się kryteria związane z krótkim czasem dostawy i długą dostępnością danych modeli na rynku. Wydaje się, że jest to konsekwencja specyfiki rynku polskiego bazującego na specjalistycznych urządzeniach i krótkich seriach. Wyświetlacze są też dość drogie, więc producenci wolą nie kupować ich na zapas. Zestawienie dość dobrze sygnalizuje ponadto, że dla wyświetlaczy znaczenie kompetentnego wsparcia technicznego ze strony dostawcy ma duże znaczenie, a dostępność kompatybilnych wersji od innych producentów, a więc obecność drugiego źródła zaopatrzenia, jest już mało istotna.

One nie tylko pobierają dużą moc wymaganą do podgrzewania katody, ale także wymagają wyższych napięć zasilających, a więc z reguły niezbędne jest dodanie dodatkowej przetwornicy. VFD stają się tym, czym są dzisiaj cyfrowe wyświetlacze Nixie - ładnym symbolem technologii, które zmieniły elektronikę w pozytywnym sensie i dzisiaj mogą odejść na zasłużoną emeryturę.