Современные интеллектуальные модули многоцветных OLED-дисплеев и светодиодных RGB-кластеров

В статье представлены интеллектуальные встраиваемые модули многоцветных OLED-дисплеев компании 4D SYSTEMS и светодиодных RGB-кластеров компании ThingM. Модули являются завершенными изделиями, готовыми для комплексирования встраиваемых систем управления и светотехнических систем. Преимущества представленных модулей определяются использованием современных оптоэлектронных компонентов в сочетании с микроконтроллерным управлением. Совместно с многоцветными дисплеями работают графические микроконтроллеры PICASO- GFX и GOLDELOX-GFX, а для управления RGB-кластерами используется микроконтроллер ATtiny45.

Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Современный этап развития электроники характеризуется бурным прогрессом в области светотехники, а также в области систем формирования цветных графических изображений. Эти успехи стали возможными в результате сочетания вкладов оптоэлектроники и микропроцессорной техники. Важными достижениями технологов микроэлектроники на данный момент являются промышленные серии цветных OLED-дисплеев и мощных светодиодов. Развитие микропроцессорной техники сделало целесообразной разработку технологий обработки графической информации с использованием специализированных языков программирования и графических микроконтроллеров.

Рис. 1. 28-выводный QFN-корпус процессора GOLDELOX-GFX

Технология OLED (Organic Light-Emitting Diode) считается одной из наиболее перспективных в настоящее время для создания оптоэлектронных приборов. OLED-дисплеи, по сравнению с жидкокристаллическими, имеют преимущества в качестве цветопередачи (более высокие яркость и контрастность), в большом угле обзора (почти 180°) и возможности создания гибких экранов. Цветная графическая информация является наиболее мощным средством взаимодействия человек-машина, поэтому появление интеллектуальных модулей на основе OLED-дисплеев трудно переоценить.

Австралийская компания 4D SYSTEMS недавно представила на рынок набор интеллектуальных модулей многоцветных OLED-дисплеев, использующих для обработки графической информации и управления периферийными устройствами специализированные графические микроконтроллеры PICASO-GFX и GOLDELOX-GFX.
GOLDELOX-GFX — это специализированный микроконтроллер, ориентированный на обработку графических файлов на языке 4DGL (4D Graphics Language) и вывод изображений на OLED-, LCD- и TFT-дисплеи. Микроконтроллер в 28-выводном QFN-корпусе (рис. 1—3) реализует набор блоков виртуальной машины (EVE — Extensible Virtual Engine). Он может выступать в качестве самостоятельного процессора или вспомогательного сопроцессора.

4DGL является языком программирования высокого уровня, по синтаксису похожим на такие языки как BASIC, C и Pascal. Для этого языка имеются библиотеки графики, а также набор процедур управления такими периферийными устройствами как карта microSD, графический дисплей, последовательный порт, линии I/O и т.д. Поэтому управление всей микроконтроллерной платой, в т.ч. устройствами ввода/вывода, может полностью осуществляться программой на 4DGL без вставок, например, на языке С.
Для создания однокристальной графической системы на основе GOLDELOX-GFX требуется только выбрать подходящий дисплей, подключить его к графическому микроконтроллеру и определить функции для I/O-выводов в соответствии с применением. Затем во внутреннюю флэш-память микроконтроллера нужно загрузить PmmC-файл драйвера дисплея. Текст программы на языке 4DGL разрабатывается в среде 4D Workshop (редактор и компилятор). Среда 4D Workshop, примеры 4DGL-программ и загрузчик файлов PmmC доступны бесплатно.

Рис. 2. Функции выводов процессора GOLDELOX-GFX
Рис. 3. Схема функциональных блоков процессора GOLDELOX-GFX

Преимущества совместного использования цветного OLED-дисплея и графического микроконтроллера GOLDELOX-GFX видны на примере интеллектуального модуля uOLED-160-G1 (см. рис. 4). Модуль содержит OLED-дисплей c пассивной матрицей и диагональю 1,7 дюймов. Дисплей имеет разрешение 160×128 пикселов и воспроизводит 65К цветов.

 

                 а)
                      б)
Рис. 4 а, б. Дисплейный модуль uOLED-160-G1

Модуль способен поддерживать два режима работы: последовательного обмена и программирования на языке 4DGL.
В режиме последовательного обмена uOLED-160-G1 работает как ведомое устройство, подключенное в ведущему устройству, в качестве которого может выступать компьютер или какой-либо микроконтроллер (AVR, PIC, ARM и т.д.). Это дает разработчику свободу в выборе целевого микроконтроллера и среды программирования.

Использование режима программирования на языке 4DGL позволяет реализовать преимущества этого языка программирования и прямого выполнения программы на специализированных графических микроконтроллерах. Этот язык высокого уровня имеет большие библиотеки графики, а также набор процедур управления периферийными устройствами на плате: слот карты microSD, графический дисплей, последовательный порт, линии I/O и т.д. Загружать 4DGL-файлы можно через последовательный интерфейс, а также через установленный на плате модуля слот карты microSD.
При напряжении питания 5 В средний потребляемый модулем uOLED-160-G1 ток составляет около 40 мА. Последовательный интерфейс модуля имеет 5-выводный разъем, к которому могут быть подключены загрузочные модули uUSB-MB5 и uUSB-CE5.

Перечень интеллектуальных модулей OLED- и LCD-дисплеев от компании 4D SYSTEMS, а также их основные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Интеллектуальные модули OLED- и LCD-дисплеев от компании 4D SYSTEMS

Тип модуля

Дисплей, «

Характеристики

Графический микроконтроллер

uOLED-32028-P1T

2,83

320×240 точек, 262К цветов, активная матрица, сенсорный экран

PICASO-GFX

uOLED-32024-P1T

2,4

320×240 точек, 262К цветов, активная матрица, сенсорный экран

PICASO-GFX

uLCD-320-PMD2

2,2

320×240 точек, 65К цветов

PICASO-GFX

uOLED-160-G1

1,7

160×128 точек, 65К цветов, пассивная матрица

GOLDELOX-GFX

uOLED-128-G1

1,5

128×128 точек, 65К цветов, пассивная матрица

GOLDELOX-GFX

uOLED-96-G1

0,96

96×64 точек, 65К цветов, пассивная матрица

GOLDELOX-GFX

Подключение дисплейных модулей компании 4D SYSTEMS к компьютеру для программирования может быть выполнено с использованием миниатюрного адаптера uUSB-MB5 (см. рис.  5).

Рис. 5. UART-USB адаптер uUSB-MB5

Адаптер представляет собой мост USB-UART на основе микросхемы CP2102 компании Silicon Labs. Для подключения к компьютеру он имеет разъем miniUSB-B, а для подключения к дисплейным модулям — 5-выводную розетку. Все сигналы доступны также на двух 5-выводных штыревых разъемах (шаг 2,54 мм). Адаптер может быть использован для загрузки в процессоры GOLDELOX-GFX и PICASO-GFX дисплейных модулей файлов PmmC, а также 4DGL-кода графических п риложений. Драйверами адаптера поддерживаются операционные системы Windows, MAC (OSX-9 и выше), Linux (2.4 kernel и выше).
Светотехнические приборы на основе мощных светодиодов в настоящее время значительно потеснили традиционные лампы накаливания. Важными преимуществами мощных светодиодов, кроме высокого КПД и устойчивости к внешним воздействиям, является отсутствие большого пускового тока и принципиальное питание от источника тока, а не напряжения. Светодиоды существенно упрощают перевод светотехнических приборов на контроллерное управление с использованием современных микросхем драйверов, а это в свою очередь открывает дорогу к созданию интеллектуальных цветных светодиодных ячеек, которые могут объединяться в гирлянды и матрицы, сохраняя индивидуальное управление за счет использования стандартных микроконтроллерных интерфейсов (например, I2C).
Примером интеллектуального микроконтроллерного модуля для светотехники является RGB-кластер BLINK MAXM (рис. 6) компании ThingM. Он включает светодиодную плату MaxM Blaster и микроконтроллерную управляющую плату MaxM Master.

Рис. 6. Светодиодный кластер BLINK MAXM

Первая плата выполнена с использованием трех сверхярких RGB-светодиодов, а вторая реализована с использованием микроконтроллера ATtiny45. Микроконтроллер на основе управляющей программы формирует три выходных ШИМ-сигнала, определяющих яркость свечения светодиодов. Для создания управляющей программы используется простой язык скриптов. Средством создания резидентной про граммы является среда BlinkM Sequencer, которая предоставляет разработчику понятный графический интерфейс (см. рис. 7) и переводит указанную им цветовую последовательность в последовательность скриптов.

Рис. 7. Вид экрана среды программирования BlinkM Sequencer

Для загрузки созданной программы в светодиодный модуль используется интерфейс I2C. С его помощью можно соединить и подключить к общему контролеру до 127-ми устройств. В качестве адаптера для загрузки скрипт-программ из компьютера в модуль можно использовать, например, плату Arduino (см. рис. 8) или микроконтроллерные платы компании CHIP45 (www.chip45.com).
При использовании мощного 3-канального источника питания (5…24 В, 2 А) кластер BLINK MAXM способен обеспечить яркость до 445 кд.

Рис. 8. Светодиодный кластер BLINK MAXM с загрузочным модулем Arduino

Другим светодиодным RGB-кластером от компании ThingM является изделие BLINK M. На его плате установлен мощный светодиод, объединяющий три излучающих кристалла в одной колбе. Кластер обеспечивает яркость до 8 кд, он также имеет микроконтроллерное управление и интерфейс I2C.
Областями применения интеллектуальных светодиодных кластеров является декоративная подсветка интерьера, автомобильная светотехника, другие программируемые светотехнические решения.
Получить более полную информацию о дисплейных модулях компании 4D SYSTEMS и светодиодных кластерах компании ThingM, ознакомиться с образцами можно в компании «Терраэлектроника» (www.terraelectronica.ru).

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *