PARTIE 1.
Découvrez la solution d’affichage tout-en-un et les outils de conception d’interfaces graphiques faciles à utiliser.
Cet article explore la manière dont la série de produits la plus puissante de Riverdi – STM32Embedded Display – simplifie ledéveloppement de systèmes IHM modernes en combinant un écran, un microcontrôleur, une mémoire et un support d’interface dans un seul module compact. Grâce à des exemples pratiques et à une analyse approfondie des fonctionnalités, vous apprendrez comment les ingénieurs peuvent réduire la complexité des systèmes, accélérer le développement de l’interface graphique et intégrer les puissantes fonctionnalités du STM32 directement dans leurs appareils.
Thème abordé :
- Ce qui fait des écrans embarqués STM32 une véritable solution « tout-en-un ».
- Capacités d’interface et d’extension pour les applications embarquées
- Comment piloter deux écrans à l’aide d’un seul système
- Configuration de la mémoire pour les interfaces utilisateur riches en graphiques
- Création d’une interface graphique à l’aide du cadre TouchGFX de ST
Pourquoi les écrans STM32 représentent-ils une avancée pour les ingénieurs ?
Alors que les systèmes embarqués modernes exigent de plus en plus d’intégration et de performances, Riverdi présente sa série d’écrans la plus avancée à ce jour : les écrans embarqués STM32. Couvrant des tailles de 5,0 à 12,1 pouces, ces écrans intelligents vont bien au-delà des solutions IHM traditionnelles en incorporant un microcontrôleur puissant directement sur le PCB de l’écran – STM32H757XIH6 pour les écrans 7″, 10,1″ et 12,1″, et STM32U5G9 pour l’écran 5″. Cette conception fait de chaque unité un ordinateur embarqué à part entière.
Une telle architecture « tout-en-un » élimine le besoin d’un système hôte externe. Dans les modules d’affichage précédents, tels que ceux basés sur la technologie EVE, un processeur externe était nécessaire pour gérer la logique, envoyer des commandes à l’écran et contrôler le flux de l’application. En revanche, les écrans embarqués STM32 gèrent l’ensemble du processus en interne. Le microcontrôleur embarqué exécute toute la logique de l’application, gère les interfaces utilisateur et coordonne les opérations d’E/S, le tout à partir du module d’affichage lui-même.
Cette approche simplifie considérablement la conception des dispositifs intégrés. Qu’il s’agisse d’une machine à café, d’un instrument médical, d’une station de recharge pour véhicules électriques ou d’une unité de contrôle industrielle, l’écran peut servir d’unité centrale de traitement du système. Les ingénieurs et les chefs de projet peuvent se concentrer entièrement sur leur application, tout en s’appuyant sur l’écran STM32 pour gérer à la fois la visualisation et le contrôle.
Véritablement tout-en-un : traitement, mémoire, interfaces
Les écrans embarqués STM32 sont conçus comme des plates-formes informatiques entièrement autonomes. Les composants embarqués comprennent
- Microcontrôleur STM32 – de lasérie STM32H7 haute performance, doté d’une architecture à double cœur (Cortex-M7 + Cortex-M4).
- Mémoire vive et mémoire flash –interne (2 Mo de mémoire flash + mémoire vive interne rapide) et externe (8 Mo de mémoire SDRAM, 64 Mo de mémoire flash QSPI).
- Stockage multimédia : possibilitéde stocker localement des graphiques riches, des fichiers vidéo et des ressources d’interface utilisateur.
L’ensemble du système fonctionne de manière autonome – dans la démo présentant les capacités de l’écran, la seule connexion externe est un simple câble d’alimentation. Le rendu des images et l’exécution des applications se font directement sur l’écran.
Des options d’interface riches pour l’intégration industrielle
Du point de vue de l’ingénierie, la face arrière des afficheurs embarqués STM32 révèle leur polyvalence. Conçus pour les intégrateurs de systèmes et les concepteurs de produits, ces écrans offrent un ensemble complet d’interfaces qui permettent une communication, un contrôle et une expansion flexibles.
En partant d’un côté de la carte, nous trouvons RS-485 – une interface différentielle puissante largement utilisée dans l’automatisation industrielle, capable de prendre en charge MODBUS et d’autres protocoles sériels. Juste à côté se trouve RS-232, une connexion série standard, légèrement différente mais similaire en termes de fonctionnalité, idéale pour les communications d’appareils simples ou anciens.
À côté des interfaces série se trouvent trois boutons intégrés: deux boutons utilisateur configurables et un bouton de réinitialisation, utile pendant le développement et le débogage. Un indicateur de diode d’alimentation fournit un retour visuel clair lorsque le système est alimenté.
Les modèles STM32 les plus grands (7″, 10,1″ et 12,1″) sont équipés d’une double interface CAN, permettant la communication avec des dispositifs ou des sous-systèmes compatibles CAN, une caractéristique cruciale dans les secteurs de l’automobile, de l’industrie et de l’énergie.
Pour les applications de retour d’information, il existe une interface haptique dédiée, permettant de connecter des moteurs de vibration pour fournir un retour d’information mécanique sur les interactions tactiles – particulièrement utile dans les terminaux publics ou les conceptions d’interface utilisateur riches en éléments tactiles.
Le système est également modulaire : un connecteur supplémentaire permet de fixer un module Ethernet, disponible en tant qu’accessoire auprès de Riverdi. Ce module prend en charge le PoE (Power over Ethernet), ce qui permet d’acheminer l’alimentation et les données via un seul câble – une caractéristique particulièrement précieuse dans les environnements en réseau où il est essentiel de réduire le câblage au minimum.
Il y a également un support de pile pour une horloge en temps réel (RTC), garantissant une mesure précise de l’heure, même en mode veille prolongée ou en cas de coupure de courant. Cette fonction est cruciale pour les opérations d’enregistrement de données, de programmation et d’horodatage.
Une interface SWD (Serial Wire Debug) dédiée est disponible pour la programmation et le débogage de bas niveau du microcontrôleur STM32. Bien que destinée aux développeurs, cette interface garantit un accès complet à la puce lors du prototypage et de la maintenance.
En interne, le panneau d’affichage est connecté via LVDS (Low Voltage Differential Signaling), ce qui permet un transfert de données à grande vitesse vers l’écran intégré sans câblage externe.
Possibilité de double affichage via RiBUS
L’interface RiBUS offre une solution pratique pour les applications nécessitant deux écrans. Développée à l’origine pour les écrans de la série EVE de Riverdi, RiBUS est entièrement compatible avec toutes les gammes de produits et fonctionne désormais comme interface hôte sur la série STM32 Embedded Display.
Grâce à RiBUS, les ingénieurs peuvent connecter un deuxième écran, tel qu’un EVE4, directement à l’écran principal STM32, formant ainsi une configuration à double écran alimentée par un seul microcontrôleur STM32. Cette configuration élimine le besoin d’un second processeur, ce qui réduit à la fois la complexité et le coût.
L’écran principal STM32 gère l’interface utilisateur et la logique de l’application à l’aide de la bibliothèque graphique TouchGFX. L’écran secondaire EVE4 reçoit les données visuelles via RiBUS, agissant comme un périphérique de sortie intelligent.
Les cas d’utilisation les plus courants sont les suivants :
- Terminaux POS :
un écran orienté vers le caissier (par exemple, l’interface de contrôle), l’autre vers le client (détails de la transaction). - Machines à café ou distributeurs automatiques :
un écran pour la sélection interactive, un autre pour le contenu dynamique comme les vidéos d’infusion ou les publicités.
Cette configuration permet d’enrichir l’expérience de l’utilisateur tout en conservant un système de contrôle unifié. RiBUS veille à ce que les deux écrans restent synchronisés et réactifs, sans les dépenses liées à la coordination de deux hôtes.
Regardez les capacités de lecture vidéo des écrans EVE4 et STM32.
Lisez un petit guide sur la façon de connecter des écrans à l’aide de RiBUS.
Possibilité d’extension et prise en charge de matériel personnalisé
Pour répondre aux besoins spécifiques des projets, Riverdi fournit un connecteur d’extension permettant d’accéder aux broches STM32 non utilisées. Les développeurs peuvent monter et connecter leurs propres cartes d’extension directement sur le circuit imprimé de l’écran à l’aide de supports prédéfinis situés près de l’interface.
Le connecteur d’extension expose une grande variété de types de signaux, ce qui permet de connecter des modules fonctionnels supplémentaires.
Les compléments possibles sont les suivants
- Modules GPS ou GNSS – pour lestâches de géolocalisation et de navigation.
- Modules Wi-Fi, GSM ou LoRa pour lacommunication sans fil et la connectivité à distance.
- Modules d’E/S numériques et analogiques pour lestâches de détection, de contrôle et d’automatisation.
Ces interfaces comprennent I2C, SPI, USB et des GPIO analogiques, ce qui donne aux développeurs une flexibilité totale pour étendre les fonctionnalités de l’écran. Cela rend le système très adaptable aux étapes de prototypage et de production.
L’agencement est conçu dans un souci de praticité : les modules peuvent être physiquement fixés à l’écran à l’aide de vis et d’entretoises standard, ce qui permet une intégration mécaniquement stable des cartes filles directement sur le matériel de l’IHM. Cette modularité garantit que même les solutions hautement personnalisées restent faciles à réaliser et à entretenir.
Gamme d’alimentation et simplicité
Les afficheurs embarqués STM32 prennent en charge une large plage de tension d’entrée – de6 V à 48 V – permettant uneintégration directe dans les systèmes avec des sources d’alimentation variables ou non régulées, y compris les systèmes industriels, automobiles et énergétiques.
Cette flexibilité supprime le besoin de circuits externes de régulation ou de conversion de la tension, ce qui simplifie la conception du système et améliore la fiabilité dans les environnements électriquement bruyants.
Le connecteur d’alimentation principal est une prise standard de type Molex, garantissant une alimentation fiable et sécurisée. Pour plus de commodité, un module PoE (Power over Ethernet) 802.3at Type 2 « PoE+ » est disponible en option. Avec cette connexion, un seul câble Ethernet peut fournir à la fois l’alimentation et la communication, ce qui simplifie complètement l’installation. De plus, le STM32 offre un emplacement pour une batterie RTC (Real-Time Clock), permettant à l’écran de passer en mode veille profonde avec l’horloge toujours en marche.
A l’intérieur du système : l’architecture de traitement
Au cœur des écrans embarqués STM32 7″, 10,1″ et 12,1″ de Riverdi se trouve le microcontrôleur STM32H7, l’un des MCU les plus puissants du portefeuille de ST. Il est doté d’une architecture à double cœur composée de :
- Le cœur Cortex-M7 est responsabledes calculs de haute performance, y compris le traitement graphique et les tâches à forte intensité de données. Il prend en charge la majeure partie du rendu de l’affichage et de l’exécution des applications lorsque les performances sont critiques.
- Cortex-M4 optimisépour les tâches de contrôle en temps réel à faible consommation. Il peut rester actif indépendamment du M7, permettant des opérations en arrière-plan, la gestion des périphériques ou le maintien de l’état de l’appareil pendant les modes de veille de l’affichage.
Une telle architecture offre un avantage énergétique stratégique : le système peut ralentir jusqu’au cœur M4 pendant les périodes d’inactivité, ce qui réduit la consommation d’énergie sans interrompre la réactivité du système. Par exemple, un distributeur automatique pourrait poursuivre ses opérations ou communiquer avec des capteurs même si l’interface utilisateur est temporairement vide.
Configuration optimisée de la mémoire
Le système STM32 comprend une configuration de mémoire bien équilibrée, optimisée pour des interfaces réactives et riches en contenu multimédia :
- Mémoire flash interne (2 Mo)– utilisée pour stocker le code de l’application principale, garantissant un accès et une exécution rapides.
- RAM interne – pour letraitement en temps réel et la gestion des variables à court terme.
- SDRAM externe (8 Mo)– conçue pour les cas d’utilisation graphique avancés. Elle prend en charge plusieurs frame buffers (double ou triple buffering), ce qui permet des transitions d’image fluides et des taux de rafraîchissement rapides, même pour la lecture de vidéos.
- QSPI Flash externe (64 Mo)– fournit un espace approprié pour les ressources multimédias telles que les présentations de l’interface graphique, les images, les polices, les icônes et les séquences vidéo.
- Emplacement pour carte microSD – disponiblepour une extension de mémoire supplémentaire ou des mises à jour de contenu dynamiques sur le terrain. Par exemple, les éléments de l’interface utilisateur, les vidéos promotionnelles ou les ressources multilingues peuvent être mis à jour sans qu’il soit nécessaire de recharger le micrologiciel principal.
La combinaison des types de mémoire garantit à la fois une exécution rapide et une capacité suffisante pour les applications multimédias complexes.
Conception d’interface graphique avec TouchGFX
Les écrans embarqués STM32 de Riverdi sont étroitement intégrés à TouchGFX, une bibliothèque graphique développée et maintenue par STMicroelectronics. Elle permet aux ingénieurs de créer des interfaces graphiques modernes, réactives et animées avec un minimum d’effort.
TouchGFX est :
- Entièrement gratuit pour tous les utilisateurs de STM32
- Conçu pour les systèmes embarqués à ressources limitées
- Hautement optimisé pour l’accélération matérielle et une utilisation minimale de la mémoire
En tant que partenaire agréé ST, Riverdi garantit que son matériel est entièrement compatible et officiellement pris en charge par l’écosystème TouchGFX.
Regardez la vidéo ou lisez l’article sur la façon de démarrer avec STM32 et la bibliothèque gratuite TouchGFX.
Prototypage et développement rapides
Le développement d’une interface utilisateur avec TouchGFX est efficace et convivial pour les débutants. Les ingénieurs peuvent télécharger le TouchGFX Designer, un constructeur d’applications visuelles, et commencer à concevoir des interfaces utilisateur à l’aide d’outils de glisser-déposer.
Les écrans Riverdi sont déjà intégrés en tant que cibles matérielles prédéfinies dans la liste des constructeurs, aux côtés des cartes Discovery de ST. Cela permet un accès immédiat à :
- Modèles de projets prêts à l’emploi
- Résolution préconfigurée et paramètres de mémoire
- Exemples d’interfaces et de démonstrations
Grâce à ces outils, l’ingénieur peut
- Sauter la configuration de bas niveau
- Se concentrer directement sur la logique et la présentation de l’interface utilisateur
- Flashez l’application directement sur un écran STM32 avec une configuration minimale
Dans la pratique, une interface domestique intelligente entièrement fonctionnelle – comme le montre la démonstration de Riverdi – peut être développée, compilée et exécutée sur du matériel en quelques heures.
Ce niveau d’intégration raccourcit les cycles de développement et abaisse la barrière d’entrée pour les équipes qui passent du développement d’interfaces utilisateur MCU traditionnelles à des systèmes modernes et tactiles.
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Résumé : performance, simplicité, modularité
Les écrans embarqués STM32 de Riverdi combinent la technologie d’affichage, le traitement embarqué, la mémoire et la connectivité dans un module compact et hautement configurable. Avec un puissant traitement double cœur, une architecture mémoire, une suite d’interfaces complète et un support intégré pour TouchGFX, ces séries d’écrans offrent une base complète pour la construction de systèmes IHM de nouvelle génération.
Qu’il s’agisse d’automatisation industrielle, de maison intelligente ou d’instrumentation professionnelle, les écrans embarquésTM32 sont conçus pour simplifier la gestion et le développement de vos projets et pour accélérer la mise sur le marché.
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