PARTE 1.
Profundiza en la solución de visualización todo en uno y las sencillas herramientas de diseño GUI
Este artículo explora cómo la serie de productos más potente de Riverdi -STM32Embedded Display- simplificael desarrollo de los modernos sistemas HMI combinando una pantalla, un microcontrolador, memoria y soporte de interfaz en un único módulo compacto. Mediante ejemplos prácticos y un análisis en profundidad de las funciones, aprenderás cómo los ingenieros pueden reducir la complejidad del sistema, acelerar el desarrollo de la interfaz gráfica de usuario e integrar potentes funciones de STM32 directamente en sus dispositivos.
Tema tratado:
- Qué hace que los monitores embebidos STM32 sean realmente una solución «todo en uno
- Capacidades de interfaz y expansión para aplicaciones integradas
- Cómo controlar dos pantallas con un solo sistema
- Configuración de memoria para UIs ricas en gráficos
- Creación de GUI utilizando el framework TouchGFX de ST
¿Por qué las pantallas STM32 son un gran avance para los ingenieros?
Dado que los sistemas integrados modernos exigen cada vez mayor integración y rendimiento, Riverdi presenta su serie de pantallas más avanzada hasta la fecha: las pantallas integradas STM32. Con tamaños de 5,0 a 12,1 pulgadas, estas pantallas inteligentes van mucho más allá de las soluciones HMI tradicionales, ya que incorporan un potente microcontrolador directamente en la placa de circuito impreso de la pantalla: STM32H757XIH6 para 7″, 10,1″ y 12,1″, y STM32U5G9 para la pantalla de 5″. Este diseño convierte cada unidad en un ordenador integrado totalmente capaz.
Esta arquitectura «todo en uno» elimina la necesidad de un sistema anfitrión externo. En los módulos de visualización anteriores, como los basados en la tecnología EVE, se necesitaba un procesador externo para gestionar la lógica, enviar comandos a la pantalla y controlar el flujo de la aplicación. En cambio, las pantallas integradas STM32 gestionan todo el proceso internamente. El microcontrolador integrado ejecuta toda la lógica de la aplicación, gestiona las interfaces de usuario y coordina las operaciones de E/S, todo ello desde dentro del propio módulo de pantalla.
Este enfoque simplifica considerablemente el diseño de los dispositivos integrados. Ya sea una máquina de café, un instrumento médico, una estación de carga de vehículos eléctricos o una unidad de control industrial, la pantalla puede servir como unidad central de procesamiento del sistema. Los ingenieros y jefes de proyecto pueden centrarse por completo en su aplicación, mientras confían en la pantalla STM32 para gestionar tanto la visualización como el control.
Verdaderamente todo en uno: procesamiento, memoria, interfaces
Los monitores integrados STM32 están diseñados como plataformas informáticas totalmente autónomas. Entre los componentes integrados se incluyen:
- Microcontrolador STM32: de laserie STM32H7 de alto rendimiento, con arquitectura de doble núcleo (Cortex-M7 + Cortex-M4).
- Memoria RAM y Flash:tanto interna (2 MB flash + RAM interna rápida) como externa (8 MB SDRAM, 64 MB flash QSPI).
- Almacenamiento multimedia-capazde almacenar localmente gráficos enriquecidos, archivos de vídeo y activos de interfaz de usuario.
Todo el sistema funciona de forma independiente: en la demostración de las capacidades de la pantalla, la única conexión externa es un único cable de alimentación. Toda la renderización de imágenes y la ejecución de aplicaciones se realiza directamente en la propia pantalla.
Ricas opciones de interfaz para la integración industrial
Desde el punto de vista de la ingeniería, el reverso de las pantallas integradas STM32 revela su versatilidad. Diseñadas pensando en los integradores de sistemas y los diseñadores de productos, estas pantallas ofrecen un amplio conjunto de interfaces que permiten una comunicación, un control y una expansión flexibles.
Empezando por un lado de la placa, encontramos RS-485, una potente interfaz diferencial muy utilizada en la automatización industrial, capaz de soportar MODBUS y otros protocolos serie. Justo a su lado está RS-232, una conexión serie estándar, ligeramente diferente pero similar en funcionalidad, ideal para comunicaciones heredadas o de dispositivos sencillos.
Junto a las interfaces serie hay tres botones integrados: dos botones de usuario configurables y un botón de reinicio, útiles durante el desarrollo y la depuración. Un indicador de diodo de alimentación proporciona una respuesta visual clara cuando el sistema está alimentado.
Los modelos STM32 de mayor tamaño (7″, 10,1″ y 12,1″) están equipados con interfaces CAN duales, que permiten la comunicación con dispositivos o subsistemas habilitados para CAN, una característica crucial en los sectores de la automoción, la industria y la energía.
Para aplicaciones de retroalimentación del usuario, hay una interfaz háptica dedicada, que permite conectar motores de vibración para proporcionar retroalimentación mecánica en interacciones táctiles, especialmente útil en terminales públicos o diseños de IU ricos en tacto.
El sistema también es modular: un conector adicional permite acoplar un módulo Ethernet, disponible como accesorio en Riverdi. Este módulo es compatible con PoE (alimentación a través de Ethernet), lo que permite suministrar tanto alimentación como datos a través de un solo cable, una característica especialmente valiosa en entornos de red en los que es esencial reducir al mínimo el cableado.
También hay un portapilas para un RTC (Reloj en Tiempo Real), que garantiza un cronometraje preciso incluso durante los modos de reposo profundo o los cortes de corriente. Esto es crucial en el registro de datos, la programación y las operaciones de marca de tiempo.
Hay disponible una interfaz SWD (Serial Wire Debug ) dedicada para la programación y depuración de bajo nivel del microcontrolador STM32. Aunque está pensada para desarrolladores, esta interfaz garantiza un acceso completo al chip tanto durante la creación de prototipos como durante el mantenimiento.
Internamente, el panel de la pantalla está conectado mediante LVDS (señalización diferencial de bajo voltaje), lo que ofrece una transferencia de datos de alta velocidad a la pantalla integrada sin cableado externo.
Capacidad de doble pantalla mediante RiBUS
La interfaz RiBUS ofrece una solución práctica para aplicaciones que requieren dos pantallas. Desarrollado originalmente para las pantallas de la serie EVE de Riverdi, RiBUS es totalmente compatible con todas las líneas de productos y ahora funciona como interfaz host en la serie STM32 Embedded Display.
Mediante RiBUS, los ingenieros pueden conectar una segunda pantalla -como una EVE4- directamente a la pantalla STM32 principal, formando una configuración de doble pantalla alimentada por un único microcontrolador STM32. Esta configuración elimina la necesidad de un segundo procesador, reduciendo tanto la complejidad como el coste.
La pantalla principal STM32 gestiona la interfaz de usuario y la lógica de la aplicación utilizando la biblioteca gráfica TouchGFX. La pantalla secundaria EVE4 recibe los datos visuales a través de RiBUS, actuando como dispositivo de salida inteligente.
Los casos de uso más comunes son:
- Terminales de punto de venta:
una pantalla orientada hacia el cajero (por ejemplo, interfaz de control) y la otra hacia el cliente (detalles de la transacción). - Máquinas expendedoras de café o vending:
una pantalla para la selección interactiva, otra para contenidos dinámicos como vídeos de elaboración o anuncios.
Esta configuración permite una experiencia de usuario más rica, manteniendo un sistema de control unificado. RiBUS garantiza que ambas pantallas permanezcan sincronizadas y receptivas, sin los gastos que conlleva la coordinación de doble host.
Mira las capacidades de reproducción de vídeo de las pantallas EVE4 y STM32.
Lee una breve guía sobre cómo conectar pantallas utilizando RiBUS.
Ampliabilidad y compatibilidad con hardware personalizado
Para satisfacer las necesidades específicas de cada proyecto, Riverdi proporciona un conector de ampliación con acceso a los pines STM32 no utilizados. Los desarrolladores pueden montar y conectar sus propias placas de ampliación directamente a la placa de circuito impreso de la pantalla utilizando separadores predefinidos situados cerca de la interfaz.
El conector de ampliación expone una gran variedad de tipos de señales, lo que permite conectar módulos funcionales adicionales.
Los posibles complementos incluyen
- Módulos GPS o GNSS-paratareas de geolocalización y navegación.
- Módulos Wi-Fi, GSM o LoRa-paracomunicación inalámbrica y conectividad remota.
- Módulos de E/S digitales y analógicas paratareas de detección, control y automatización.
Estas interfaces incluyen I2C, SPI, USB y GPIO analógicos, lo que ofrece a los desarrolladores una flexibilidad total para ampliar la funcionalidad de la pantalla. Esto hace que el sistema sea muy adaptable tanto a la fase de prototipado como a la de producción.
La disposición se ha diseñado pensando en la practicidad: los módulos pueden fijarse físicamente a la pantalla mediante tornillos y espaciadores estándar, lo que permite una integración mecánicamente estable de las tarjetas hijas directamente en el hardware de la HMI. Esta modularidad garantiza que incluso las soluciones altamente personalizadas sigan siendo fáciles de conseguir y mantener.
Alcance y simplicidad de la fuente de alimentación
Las pantallas integradas STM32 admiten un amplio rango de tensión de entrada -de6 V a 48 V-, lo que permitesu integración directa en sistemas con fuentes de alimentación variables o no reguladas, como los sistemas industriales, de automoción y de energía.
Esta flexibilidad elimina la necesidad de circuitos externos de regulación o conversión de tensión, simplificando el diseño del sistema y mejorando la fiabilidad en entornos eléctricamente ruidosos.
El conector de alimentación principal es una toma estándar de tipo Molex, que garantiza un suministro de energía fiable y seguro. Para mayor comodidad, hay disponible un módulo PoE (alimentación a través de Ethernet) 802.3at Tipo 2 «PoE+» opcional. Con esta conexión, un único cable Ethernet puede suministrar tanto alimentación como comunicación, simplificando completamente la instalación. Además, STM32 ofrece un lugar para una batería RTC (Reloj en tiempo real), lo que permite que la pantalla entre en modo de reposo profundo con el reloj aún en funcionamiento.
Dentro del sistema: arquitectura de procesamiento
En el corazón de las pantallas integradas STM32 de 7″, 10,1″ y 12,1″ de Riverdi se encuentra el microcontrolador STM32H7, una de las MCU más potentes disponibles en la cartera de ST. Presenta una arquitectura de doble núcleo compuesta por:
- Núcleo Cortex-M7: responsablede la informática de alto rendimiento, incluido el procesamiento de gráficos y las tareas que requieren muchos datos. Se encarga de la mayor parte del renderizado de la pantalla y de la ejecución de aplicaciones cuando el rendimiento es crítico.
- Núcleo Cortex-M4 optimizadopara tareas de control en tiempo real de bajo consumo. Puede permanecer activo independientemente del M7, permitiendo operaciones en segundo plano, la gestión de periféricos o el mantenimiento del estado del dispositivo durante los modos de suspensión de pantalla.
Una arquitectura de este tipo ofrece una ventaja energética estratégica: el sistema puede ralentizarse hasta el núcleo M4 durante los periodos inactivos, reduciendo el consumo de energía sin detener la capacidad de respuesta del sistema. Por ejemplo, una máquina expendedora podría continuar sus operaciones o comunicarse con los sensores aunque la interfaz de usuario esté temporalmente en blanco.
Configuración de memoria optimizada
El sistema STM32 incluye una configuración de memoria bien equilibrada, optimizada para interfaces sensibles y ricas en medios:
- Memoria Flash interna (2 MB): se utiliza para almacenar el código principal de la aplicación, garantizando un acceso y una ejecución rápidos.
- RAM interna-parael procesamiento en tiempo real y el manejo de variables a corto plazo.
- SDRAM externa (8 MB): diseñada para casos de uso gráfico avanzado. Admite varios búferes de fotogramas (doble o triple búfer), lo que permite transiciones de imagen suaves y frecuencias de actualización rápidas, incluso para la reproducción de vídeo.
- Flash QSPI externa (64 MB): proporciona espacio adecuado para activos multimedia como diseños de interfaz gráfica de usuario, imágenes, fuentes, iconos y secuencias de vídeo.
- Ranura para tarjetas MicroSD: disponiblepara ampliar la memoria o actualizar contenidos dinámicamente sobre el terreno. Por ejemplo, los elementos de la interfaz de usuario, los vídeos promocionales o los recursos multilingües pueden actualizarse sin tener que reiniciar el firmware principal.
La combinación de tipos de memoria garantiza tanto una ejecución de alta velocidad como capacidad suficiente para aplicaciones multimedia complejas.
Diseño GUI con TouchGFX
Las pantallas embebidas STM32 de Riverdi están estrechamente integradas con TouchGFX, una biblioteca de gráficos desarrollada y mantenida por STMicroelectronics. Permite a los ingenieros crear interfaces gráficas de usuario modernas, sensibles y animadas con el mínimo esfuerzo.
TouchGFX lo es:
- Totalmente gratuito para todos los usuarios de STM32
- Diseñado para sistemas integrados con recursos limitados
- Altamente optimizado para aceleración por hardware y uso mínimo de memoria
Como socio autorizado de ST, Riverdi garantiza que su hardware es totalmente compatible y cuenta con soporte oficial en el ecosistema TouchGFX.
Mira el vídeo o lee el artículo sobre cómo empezar con STM32 y la biblioteca gratuita TouchGFX.
Rápida creación de prototipos y desarrollo
Desarrollar una interfaz de usuario con TouchGFX es eficiente y fácil para principiantes. Los ingenieros pueden descargarse el TouchGFX Designer, un constructor visual de aplicaciones, y empezar a diseñar UIs con herramientas de arrastrar y soltar.
Las pantallas Riverdi ya están integradas como objetivos de hardware predefinidos dentro del constructor, junto a las propias placas Discovery de ST. Esto permite un acceso inmediato a:
- Plantillas de proyecto listas para usar
- Ajustes preconfigurados de resolución y memoria
- Ejemplos de interfaces y demos
Con estas herramientas, el ingeniero puede
- Omitir la configuración de bajo nivel
- Céntrate directamente en la lógica y el diseño de la interfaz de usuario
- Flashea la aplicación directamente en una pantalla STM32 con una configuración mínima
En la práctica, una interfaz doméstica inteligente totalmente funcional -como se demostró en la demostración de Riverdi- puede desarrollarse, compilarse y ejecutarse en hardware en cuestión de horas.
Este nivel de integración acorta los ciclos de desarrollo y reduce la barrera de entrada para los equipos que pasan del desarrollo de interfaces de usuario MCU tradicionales a sistemas modernos con capacidad táctil.
Aprende a diseñar tu interfaz gráfica Riverdi con el diseñador TouchGFX aquí.
Resumen: rendimiento, sencillez, modularidad
Los monitores embebidos STM32 de Riverdi combinan tecnología de visualización, procesamiento embebido, memoria y conectividad en un módulo compacto y altamente configurable. Con un potente procesamiento de doble núcleo, arquitectura de memoria, amplio conjunto de interfaces y compatibilidad integrada con TouchGFX, estas series de pantallas ofrecen una base completa para construir sistemas HMI de próxima generación.
Ya sea para la automatización industrial, el hogar inteligente o la instrumentación profesional, las pantallas integradas STM32 están diseñadas para simplificar la gestión y el desarrollo de tus proyectos, así como para acelerar el tiempo de comercialización.
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Consulta el tutorial sobre cómo empezar con el ejemplo de la pantalla de 5″.
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- ¿Buscas una de las pantallas HMI de mayor resolución (1280×800 píxeles) basada en MCU STM32H7? Elige STM32 Embedded Displays con alto rendimiento gracias al microcontrolador STM32H757XIH6 (2 MB Flash, 1 MB RAM).
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