CZĘŚĆ 1.
Zobacz, jak działają kompleksowe rozwiązania wyświetlaczy i proste narzędzia do projektowania GUI
W tym artykule przyglądamy się, jak najpotężniejsza seria produktów firmy Riverdi —STM32 Embedded Displays— ułatwia tworzenie nowoczesnych systemów HMI, łącząc wyświetlacz, mikrokontroler, pamięć i obsługę interfejsów w jednym kompaktowym module. Dzięki praktycznym przykładom i dogłębnej analizie funkcji dowiesz się, jak inżynierowie mogą zmniejszyć złożoność systemu, przyspieszyć tworzenie interfejsu graficznego (GUI) oraz zintegrować zaawansowane funkcje STM32 bezpośrednio ze swoimi urządzeniami.
Omówiony temat:
- Co sprawia, że STM32 Embedded Displays to prawdziwie kompleksowe rozwiązanie „wszystko w jednym”
- Możliwości interfejsowe i rozbudowy dla aplikacji wbudowanych
- Jak podłączyć dwa wyświetlacze do jednego komputera
- Konfiguracja pamięci dla interfejsów użytkownika z bogatą grafiką
- Tworzenie GUI przy użyciu frameworka TouchGFX firmy ST
Dlaczego wyświetlacze STM32 to przełom dla inżynierów?
Ponieważ nowoczesne systemy wbudowane wymagają coraz większej integracji i wydajności, firma Riverdi wprowadza na rynek swoją najbardziej zaawansowaną jak dotąd serię wyświetlaczy – STM32 Embedded Displays. Te inteligentne wyświetlacze, dostępne w rozmiarach od 5,0 do 12,1 cala, znacznie wykraczają poza tradycyjne rozwiązania HMI dzięki wbudowaniu wydajnego mikrokontrolera bezpośrednio na PCB wyświetlacza – STM32H757XIH6 dla modeli 7”, 10,1” i 12,1”, oraz STM32U5G9 w przypadku wyświetlacza 5”. Taka konstrukcja sprawia, że każde urządzenie staje się w pełni funkcjonalnym komputerem wbudowanym.
Taka architektura typu „wszystko w jednym” eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznego systemu hosta. W starszych modułach wyświetlaczy, takich jak te oparte na technologii EVE, potrzebny był procesor zewnętrzny do zarządzania logiką, wysyłania poleceń do ekranu i sterowania przebiegiem aplikacji. Natomiast STM32 Embedded Displays obsługują cały proces wewnętrznie. Wbudowany mikrokontroler realizuje całą logikę aplikacji, zarządza interfejsami użytkownika i koordynuje operacje wejścia/wyjścia – a wszystko to bezpośrednio w samym module wyświetlacza.
Takie podejście znacznie upraszcza projektowanie urządzeń wbudowanych. Niezależnie od tego, czy chodzi o ekspres do kawy, urządzenie medyczne, stację ładowania pojazdów elektrycznych czy przemysłową jednostkę sterującą – wyświetlacz może pełnić rolę centralnego procesora systemu. Inżynierowie i kierownicy projektów mogą w pełni skupić się na swojej aplikacji, powierzając wyświetlaczowi STM32 zarządzanie zarówno wizualizacją, jak i sterowaniem.
Naprawdę wszystko w jednym: przetwarzanie, pamięć, interfejsy
STM32 Embedded Displays zostały zaprojektowane jako w pełni samodzielne systemy obliczeniowe. Wśród wbudowanych komponentów znajdują się:
- Mikrokontroler STM32— z wysokowydajnej serii STM32H7, wyposażony w architekturę dwurdzeniową (Cortex-M7 + Cortex-M4).
- Pamięć RAM i pamięć flash– zarówno wewnętrzna (2 MB pamięci flash + szybka pamięć RAM), jak i zewnętrzna (8 MB pamięci SDRAM, 64 MB pamięci flash QSPI).
- Pamięć multimedialna– umożliwia lokalne przechowywanie bogatych zasobów graficznych, plików wideo i zasobów interfejsu użytkownika.
Cały system działa niezależnie – w prezentacji pokazującej możliwości wyświetlacza jedynym zewnętrznym podłączeniem jest pojedynczy kabel zasilający. Całe renderowanie obrazu i uruchamianie aplikacji odbywa się bezpośrednio na samym wyświetlaczu.
Bogate opcjonalne możliwości konfiguracji interfejsu do integracji przemysłowej
Z technicznego punktu widzenia to właśnie tylna strona STM32 Embedded Displays pokazuje, jak wszechstronne są te urządzenia. Zaprojektowane z myślą o integratorach systemów i projektantach produktów, wyświetlacze te oferują szeroki zestaw interfejsów, które umożliwiają elastyczną komunikację, sterowanie i rozbudowę.
Zaczynając od jednej strony płytki, mamy RS-485 — wydajny interfejs różnicowy, szeroko stosowany w automatyce przemysłowej, obsługujący protokół MODBUS i inne protokoły szeregowe. Tuż obok znajduje się RS-232, standardowe złącze szeregowe, nieco inne, ale o podobnej funkcjonalności, idealne do komunikacji ze starszymi lub prostymi urządzeniami.
Obok interfejsów szeregowych znajdują się trzy wbudowane przyciski: dwa konfigurowalne przyciski użytkownika i jeden przycisk resetowania, przydatny podczas tworzenia oprogramowania i debugowania. Dioda zasilania zapewnia wyraźną wizualną informację o tym, czy system jest podłączony do zasilania.
Większe modele STM32 (7″, 10,1″ i 12,1″) mają dwa interfejsy CAN, co pozwala na komunikację z urządzeniami lub podsystemami obsługującymi protokół CAN – to kluczowa funkcja w branżach motoryzacyjnej, przemysłowej i energetycznej.
W aplikacjach wykorzystujących sprzężenie zwrotne dla użytkownika dostępny jest specjalny interfejs haptyczny, który pozwala podłączyć silniki wibracyjne, by zapewnić mechaniczne sprzężenie zwrotne podczas interakcji dotykowych — jest to szczególnie przydatne w terminalach publicznych lub w projektach interfejsów użytkownika z bogatymi elementami dotykowymi.
System ma też budowę modułową: dzięki dodatkowemu złączu można podłączyć moduł Ethernet, który jest dostępny jako akcesorium firmy Riverdi. Moduł ten obsługuje technologię PoE (Power over Ethernet), co pozwala na przesyłanie zarówno zasilania, jak i danych jednym kablem — to szczególnie przydatna funkcja w środowiskach sieciowych, gdzie kluczowe jest ograniczenie okablowania do minimum.
Jest tam też uchwyt na baterię do zegara RTC, który zapewnia dokładny pomiar czasu nawet w trybach głębokiego uśpienia lub podczas przerw w zasilaniu. Ma to kluczowe znaczenie przy rejestrowaniu danych, planowaniu i operacjach związanych z oznaczaniem czasu.
Dostępny jest dedykowany interfejs SWD (Serial Wire Debug) do programowania na niskim poziomie i debugowania mikrokontrolera STM32. Chociaż interfejs ten jest przeznaczony dla programistów, zapewnia pełny dostęp do układu zarówno podczas prototypowania, jak i konserwacji.
Wewnątrz urządzenie panel wyświetlacza jest podłączony za pomocą interfejsu LVDS (Low Voltage Differential Signaling), co pozwala na szybki transfer danych do wbudowanego ekranu bez konieczności stosowania zewnętrznego okablowania.
Obsługa dwóch wyświetlaczy za pomocą RiBUS
Interfejs RiBUS to praktyczne rozwiązanie dla aplikacji wymagających dwóch wyświetlaczy. Pierwotnie opracowany z myślą o wyświetlaczach serii EVE firmy Riverdi, RiBUS jest w pełni kompatybilny z różnymi liniami produktów i obecnie pełni rolę interfejsu hosta w serii wyświetlaczy STM32 Embedded Displays.
Dzięki RiBUS inżynierowie mogą podłączyć drugi wyświetlacz – na przykład EVE4 – bezpośrednio do głównego wyświetlacza STM32, tworząc konfigurację z dwoma ekranami, obsługiwane przez jeden mikrokontroler STM32. Takie rozwiązanie eliminuje potrzebę stosowania drugiego procesora, co zmniejsza zarówno złożoność, jak i koszty.
Główny wyświetlacz STM32 obsługuje interfejs użytkownika i logikę aplikacji za pomocą biblioteki graficznej TouchGFX. Dodatkowy wyświetlacz EVE4 odbiera dane wizualne przez RiBUS, pełniąc rolę inteligentnego urządzenia wyjściowego.
Typowe przykłady zastosowań to:
- Terminale POS:
– jeden wyświetlacz skierowany w stronę kasjera (np. interfejs sterujący), a drugi w stronę klienta (szczegóły transakcji). - Automaty do kawy lub automaty sprzedające inne produkty:
– jeden ekran do interaktywnego wyboru, a drugi do wyświetlania treści dynamicznych, takich jak filmy pokazujące proces parzenia kawy czy reklamy.
Taka konfiguracja zapewnia lepsze wrażenia użytkownika, zachowując jednocześnie spójny system sterowania. RiBUS dba o to, by oba wyświetlacze działały zsynchronizowane i szybko reagowały, bez konieczności ponoszenia kosztów związanych z koordynacją dwóch hostów.
Zobacz, jak działają funkcje odtwarzania wideo na wyświetlaczach EVE4 i STM32.
Przeczytaj krótki poradnik o tym, jak podłączyć wyświetlacze za pomocą RiBUS.
Rozszerzalność i obsługa niestandardowego sprzętu na zamówienie
Aby sprostać konkretnym wymaganiom projektowym, Riverdi oferuje złącze rozszerzeń, które zapewnia dostęp do niewykorzystanych pinów STM32. Programiści mogą zamontować i podłączyć własne płytki rozszerzające bezpośrednio do PCB wyświetlacza, korzystając z gotowych podkładek dystansowych umieszczonych w pobliżu interfejsu.
Złącze rozszerzające obsługuje wiele różnych typów sygnałów, co pozwala na podłączenie dodatkowych modułów funkcjonalnych.
Możliwe dodatki to między innymi
- Moduły GPS lub GNSS– do geolokalizacji i nawigacji.
- Moduły Wi-Fi, GSM lub LoRa– do komunikacji bezprzewodowej i zdalnego połączenia.
- Cyfrowe i analogowe moduły wejść/wyjść– do zadań związanych z wykrywaniem, sterowaniem i automatyzacją.
Interfejsy te obejmują I2C, SPI, USB oraz analogowe piny GPIO, co daje programistom pełną swobodę w rozszerzaniu funkcjonalności wyświetlacza. Dzięki temu system świetnie sprawdza się zarówno na etapie prototypowania, jak i produkcji.
Układ został zaprojektowany z myślą o praktyczności: moduły można fizycznie przymocować do wyświetlacza za pomocą standardowych śrub i podkładek dystansowych, co pozwala na stabilne mechanicznie zamontowanie płyt rozszerzeń bezpośrednio na sprzęcie HMI. Ta modułowość sprawia, że nawet bardzo customizowane rozwiązania są łatwe do wdrożenia i utrzymania.
Zakres zasilania i prostota obsługi
STM32 Embedded Displays obsługują szeroki zakres napięcia wejściowego –od 6 V do 48 V– co pozwala na ich bezpośrednią integrację z systemami z zmiennymi lub nieregulowanymi źródłami zasilania, w tym z systemami przemysłowymi, motoryzacyjnymi i energetycznymi.
Ta elastyczność eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznych układów regulacji napięcia lub konwersji, co upraszcza projekt systemu i zwiększa niezawodność w środowiskach obciążonych zakłóceniami elektrycznymi.
Główne złącze zasilania to standardowe gniazdo typu Molex, które zapewnia niezawodność i bezpieczeństwo w dostarczaniu prądu. Opcjonalnie dostępny jest moduł PoE (Power over Ethernet) zgodny ze standardem 802.3at typu 2 „PoE+ ”. Dzięki temu połączeniu pojedynczy kabel Ethernet może służyć zarówno do zasilania, jak i do transmisji danych, co znacznie ułatwia instalację. Dodatkowo STM32 ma miejsce na baterię do zegara czasu rzeczywistego ( RTC ), dzięki czemu wyświetlacz może przejść w tryb głębokiego uśpienia, a zegar nadal będzie działał.
Wewnątrz systemu: architektura przetwarzania
Sercem STM32 Embedded Displays Riverdi z serii STM32 o przekątnych 7″, 10,1″ i 12,1″ jest mikrokontroler STM32H7 – jeden z najpotężniejszych mikrokontrolerów dostępnych w ofercie firmy ST. Posiada on architekturę dwurdzeniową składającą się z:
- Rdzeń Cortex-M7— odpowiada za obliczenia o wysokiej wydajności, w tym przetwarzanie grafiki i zadania wymagające intensywnego przetwarzania danych. Obsługuje większość operacji związanych z renderowaniem obrazu na wyświetlaczu i uruchamianiem aplikacji, gdy wydajność ma kluczowe znaczenie.
- Rdzeń Cortex-M4— zoptymalizowany pod kątem zadań sterowania w czasie rzeczywistym przy niskim poborze mocy. Może działać niezależnie od rdzenia Cortex-M7, co pozwala na wykonywanie operacji w tle, zarządzanie urządzeniami peryferyjnymi lub utrzymywanie stanu urządzenia podczas trybów uśpienia wyświetlacza.
Taka architektura daje strategiczną przewagę energetyczną – w okresach bezczynności system może zwolnić do pracy na rdzeniu M4, zmniejszając zużycie energii bez utraty responsywności. Na przykład automat sprzedający może nadal działać lub komunikować się z czujnikami, nawet gdy interfejs użytkownika jest chwilowo wyłączony.
Zoptymalizowana konfiguracja pamięci
System STM32 ma dobrze wyważoną konfigurację pamięci, zoptymalizowaną pod kątem responsywnych interfejsów z bogatą zawartością multimedialną:
- Wewnętrzna pamięć Flash (2 MB)— służy do przechowywania głównego kodu aplikacji, zapewniając szybki dostęp i wykonanie.
- Wewnętrzna pamięć RAM– do przetwarzania w czasie rzeczywistym i przechowywania zmiennych krótkotrwałych.
- Zewnętrzna pamięć SDRAM (8 MB)— zaprojektowana z myślą o zaawansowanych zastosowaniach graficznych. Obsługuje wiele buforów ramki (podwójne lub potrójne buforowanie), co pozwala na płynne przejścia obrazu i szybkie częstotliwości odświeżania — nawet podczas odtwarzania wideo.
- Zewnętrzna pamięć QSPI Flash (64 MB)— zapewnia wystarczającą przestrzeń na zasoby multimedialne, takie jak układy GUI, obrazy, czcionki, ikony i sekwencje wideo.
- Gniazdo kart microSD— pozwala na rozszerzenie pamięci lub dynamiczne aktualizacje treści w terenie. Można na przykład aktualizować elementy interfejsu użytkownika, filmy promocyjne czy zasoby wielojęzyczne bez konieczności ponownego flashowania głównego firmware’u.
Połączenie różnych typów pamięci zapewnia zarówno szybkie działanie, jak i wystarczającą pojemność dla złożonych aplikacji multimedialnych.
Projektowanie GUI za pomocą TouchGFX
Wbudowane wyświetlacze STM32 firmy Riverdi są ściśle zintegrowane z TouchGFX – biblioteką graficzną opracowaną i utrzymywaną przez STMicroelectronics. Dzięki temu inżynierowie mogą z minimalnym wysiłkiem tworzyć nowoczesne, responsywne i animowane graficzne interfejsy użytkownika.
TouchGFX to:
- Całkowicie za darmo dla wszystkich użytkowników STM32
- Stworzone z myślą o systemach wbudowanych o ograniczonych zasobach
- Wysoce zoptymalizowane pod kątem przyspieszenia sprzętowego i minimalnego zużycia pamięci
Jako autoryzowany partner firmy ST, Riverdi gwarantuje, że jego sprzęt jest w pełni kompatybilny i oficjalnie obsługiwany w ekosystemie TouchGFX.
Obejrzyj filmik albo przeczytaj artykuł o tym, jak zacząć pracę z STM32 i darmową biblioteką TouchGFX.
Szybkie prototypowanie i rozwój
Tworzenie interfejsu użytkownika za pomocą TouchGFX jest wydajne i przyjazne dla początkujących. Inżynierowie mogą pobrać TouchGFX Designer – narzędzie do wizualnego tworzenia aplikacji – i zacząć projektować interfejsy użytkownika za pomocą narzędzi typu „przeciągnij i upuść”.
Wyświetlacze Riverdi są już zintegrowane w narzędziu do kompilacji jako gotowe cele sprzętowe – znajdują się na liście obok własnych płytek Discovery firmy ST. Dzięki temu masz natychmiastowy dostęp do:
- Gotowe szablony projektów
- Wstępnie skonfigurowane ustawienia rozdzielczości i pamięci
- Przykładowe interfejsy i wersje demonstracyjne
Dzięki tym narzędziom inżynier może:
- Pomiń konfigurację na niskim poziomie
- Skup się bezpośrednio na logice interfejsu użytkownika i układzie strony
- Wgrywaj aplikację bezpośrednio na wyświetlacz STM32 przy minimalnej konfiguracji
W praktyce w pełni działający interfejs inteligentnego domu — taki jak ten zaprezentowany w wersji demonstracyjnej Riverdi — można opracować, skompilować i uruchomić na sprzęcie w ciągu zaledwie kilku godzin.
Taki poziom integracji skraca cykle rozwoju i obniża barierę wejścia dla zespołów przechodzących z tradycyjnego tworzenia interfejsów użytkownika dla MCU na nowoczesne systemy obsługujące dotyk.
Dowiedz się tutaj, jak zaprojektować GUI Riverdi za pomocą TouchGFX Designer.
Podsumowanie: wydajność, prostota, modułowość
STM32 Embedded Displays firmy Riverdi łączą w sobie technologię wyświetlania, wbudowany procesor, pamięć i możliwości łączności w kompaktowym i wysoce konfigurowalnym module. Dzięki wydajnemu dwurdzeniowemu procesorowi, architekturze pamięci, bogatemu zestawowi interfejsów oraz wbudowanej obsłudze TouchGFX, ta seria wyświetlaczy stanowi kompletną podstawę do tworzenia systemów HMI nowej generacji.
Niezależnie od tego, czy chodzi o automatykę przemysłową, inteligentny dom, czy profesjonalną aparaturę pomiarową — STM32 Embedded Displays zostały zaprojektowane tak, by ułatwić zarządzanie projektami i ich realizację, a także przyspieszyć time-to-market.
Zaczynasz przygodę z rodziną STM32?
Zajrzyj do samouczka, który pokaże Ci, jak zacząć od przykładu z 5-calowym wyświetlaczem.
SPRAWDŹ PRODUKTY FIRMY Riverdi GOTOWE DO WDROŻENIA
Pamiętaj, żeby wybrać odpowiedni przemysłowy wyświetlacz do swojego urządzenia:
- Chcesz zwiększyć jasność i poprawić parametry optyczne swojego wyświetlacza? Wybierz High Brightness IPS Displays z bondingiem optycznym, które doskonale ograniczają odbicia światła i poprawiają kontrast.
- Szukasz najskuteczniejszego sposobu wymiany danych między grafiką a prawdziwie przemysłowym kontrolerem dotyku? Sprawdź kategorię produktów BT817Q (EVE 4) z rewolucyjnym protokołem komunikacyjnym do zastosowań przemysłowych, medycznych i wojskowych, które wymagają pięknego i zaawansowanego GUI.
- Szukasz jednego z wyświetlaczy HMI o najwyższej rozdzielczości (1280×800 pikseli) opartych na mikrokontrolerach STM32H7? Wybierz STM32 Embedded Displays, które oferują wysoką wydajność dzięki mikrokontrolerowi STM32H757XIH6 (2 MB pamięci Flash, 1 MB pamięci RAM).
- Szukasz gotowego do użycia interfejsu HDMI i rozwiązania dotykowego z USB-C? Wybierz HDMI Displays – to produkty z wyświetlaczami IPS TFT o wysokiej rozdzielczości i jasności, z bondingiem optycznym oraz ekranem dotykowym klasy przemysłowej, które są standardem w ofercie Riverdi.
SKONTAKTUJ SIĘ Z NAMI
Skontaktuj się z naszym ekspertem, żeby dowiedzieć się więcej o wdrożeniu wyświetlaczy w Twoim projekcie.
Masz problemy z obecną technologią? Chcesz dowiedzieć się więcej o frameworkach i sukcesach naszych klientów? Chętnie porozmawiamy i pomożemy Ci w kwestiach związanych z projektowaniem oraz R&D.
ODKRYJ NASZĄ
Whitepaper
Osiągnij idealną interakcję użytkownika z wyświetlaczem dzięki odpowiedniemu czujnikowi Touch Sensor IC. Czy kiedykolwiek zmagałeś się z problemami związanymi z fantomowymi dotknięciami lub certyfikacją? Rozwiń swoje prace B+R jak profesjonalista dzięki naszemu Whitepaperowi!
Przejdź do naszego katalogu produktów i zobacz, jak możesz oszczędzać dzięki jakości, nie na jakości.
