Ve současném elektronickém zařízení plní displej jednu z nejdůležitějších funkcí. Právě díky němu uživatel získává informace o stavu systému, výsledcích měření, pracovních parametrech či vzniklých nesrovnalostech a problémech.
Pokud je obrazovka navíc vybavena také dotykovým panelem, stává se zároveň pohodlným způsobem ovládání. V praxi může nahradit sadu tlačítek, přepínačů a kontrolek, což zjednodušuje celou konstrukci. Stojí za zmínku, že správně přizpůsobený displej ovlivňuje také ergonomii, rychlost obsluhy a snadnost konfigurace. Má to význam nejen v zařízení pro domácí užití, ale i v budovové automatizaci, měřicích přístrojích, průmyslových systémech, laboratorní aparatuře či řešeních IoT.
V moderních projektech se stále častěji používají inteligentní moduly displejů, které kombinují obrazovku, mikrokontroler, paměť, komunikační rozhraní a v mnoha variantách také dotykový panel. Díky tomu mohou realizovat podstatnou část úloh spojených s generováním grafiky a obsluhou uživatelského rozhraní. Příkladem takového přístupu jsou řešení 4D Systems dostupná v nabídce TME.
Displeje 4D systems
Displeje s procesorem ESP32-P4
Jednou z novinek 4D Systems je řada displejů založených na procesoru ESP32-P4, dobře známém v oboru společnosti Espressif. Tato rodina zahrnuje jak netypické, kulaté displeje o úhlopříčkách 3,4 a 4 palce, tak velké panoramatické moduly 7, 8, 9 a 10,1 palcové. V závislosti na konkrétním modelu má rozlišení obrazovky hodnoty 800x800, 720x720 nebo 1280x800 pixelů. Použití IPS panelů zajišťuje široké pozorovací úhly, zatímco vysoká svítivost až do 1000 cd/m2 usnadňuje čitelnost i za silného osvětlení.
Grafický displej s IPS panelem.
Displeje s mikrokontrolerem ESP32-P4
ESP32-P4 disponuje 32 MB Flash paměti a 32 MB PSRAM, což umožňuje ukládat rozsáhlý kód společně s grafickými prvky bez nutnosti implementace externí paměti. Pokud by však vznikla potřeba, informace mohou být uloženy na microSD kartu. Modul je také vybaven mnoha GPIO piny a rozhraními UART, SPI, I2C, stejně jako analogovými vstupy a PWM výstupy. Stojí za zmínku, že konstrukce počítají s implementací rozhraní MIPI-CSI pro kameru, dalším reálným časem, USB-C portem a audio cestou I2S se zesilovačem umožňujícím přímé připojení reproduktoru. Pro zajištění komunikace přes Wi-Fi a Bluetooth s displejem je potřeba další rozšiřující modul ESP32-C6. Jedná se o speciálně navržený kryt pro přímé připojení zezadu modulů displejů řady ESP32-P4.
Řada ESP32-P4 je obzvláště užitečná v aplikacích vyžadujících vysoké rozlišení, plynulé obnovování grafiky a pokročilou obsluhu rozhraní. Může jít například o ovládací panely strojů, laboratorní zařízení, budovovou automatizaci či multimediální rozhraní. Kulaté verze navíc otevírají možnosti pro návrhy moderních regulátorů, ukazatelů a panelů inspirovaných klasickými analogovými přístroji.
Displeje gen4-uLCD
Displej s rezistivním dotykovým panelem.
Základní řadou displejů od 4D Systems je gen4-uLCD. Zahrnuje konstrukce s úhlopříčkou od 2,4 do 7 palců a rozlišením od 240x320 do 800x480 pixelů. V závislosti na modelu výrobce nabízí varianty bez dotyku, s rezistivním panelovým dotykem nebo kapacitním panelem, stejně jako provedení s integrovaným rámečkem. Rezistivní panel se osvědčí tam, kde má být zařízení ovládáno stylusem nebo v rukavicích, zatímco kapacitní panel umožňuje používání známé ze současných mobilních zařízení.
Displeje řady gen4-uLCD
Srdcem většiny této řady je grafický procesor DIABLO16 firmy 4D Labs. Zajišťuje přímou obsluhu obrazovky, generování textu a grafiky, přehrávání animací a spolupráci s dotykovým panelem. Dále jsou integrována komunikační rozhraní GPIO, analogové vstupy, PWM obsluha a microSD slot, což umožňuje propojení displeje s čidly, akčními členy a další elektronikou zařízení. Je vhodné také poznamenat, že „mozkem“ displeje, v závislosti na modelu, může být i procesor PICASO.
Velký výběr velikostí a provedení dělá z této řady nejuniverzálnější z rodin 4D Systems. Moduly lze využívat ve řídicích jednotkách, měřicích přístrojích, systémech kontroly přístupu, automatizaci i v prototypech vyžadujících rychlou přípravu funkčního zařízení.
Displeje 4Discovery
Řada 4Discovery představuje odlišný přístup ke konstrukci displeje. V tomto řešení je displej zabudován do estetického pouzdra s možností montáže na stěnu nebo integrace s krytem zařízení. V nabídce jsou modely s obrazovkami o úhlopříčce 3,5 a 5 palců. Menší 4Discovery-35 využívá displej s rozlišením 480x320 pixelů a rezistivní dotykový panel. Byl navržen mimo jiné pro instalaci do standardních instalačních krabic používaných v elektroinstalacích. To umožňuje jeho použití jako ovladač osvětlení, teploty, kontroly přístupu nebo jiných prvků budovové automatizace.
Kontrast 1000:1 a 65k barev zaručují vynikající kvalitu obrazu.
Řada 4Discovery v TME
Modely s 5palcovou úhlopříčkou nabízejí vertikální IPS obrazovku s rozlišením 480x854 pixelů a kapacitní dotykový panel. Může být také vybaven senzorem přiblížení, který může sloužit k zapnutí obrazovky, když se uživatel blíží k zařízení. K dispozici jsou varianty v světlé nebo černé barvě pouzdra, přičemž některé verze označené písmenem W podporují i připojení Wi-Fi a Bluetooth.
Základním drátovým rozhraním této řady je RS485. Dva konektory RJ45 u 5palcových verzí umožňují snadné vedení sběrnice přes další zařízení. RS485 se osvědčuje v budovové i průmyslové automatizaci, protože umožňuje komunikaci na delší vzdálenosti a propojení mnoha zařízení na jedné sběrnici. Panel může fungovat jako nadržené nebo podřízené zařízení podle zvolené architektury.
Za obsluhu uživatelských aplikací odpovídá procesor DIABLO16 a data či multimédia mohou být uložena na externí microSD kartu. Kombinace dotykové obrazovky, pouzdra, RS485 rozhraní a bezdrátové komunikace dělá 4Discovery vhodnou volbou tam, kde záleží nejen na funkčnosti, ale i na vzhledu a snadnosti instalace. Typická použití zahrnují řízení osvětlení, klimatizace, vytápění, přístupových systémů, inteligentních instalací budov a distribuovaných systémů pro sledování energie.
Displeje gen4-RP2350
Displej disponuje 520kB paměti SRAM, 8MB PSRAM a 16MB FLASH.
Řada gen4-RP2350 spojuje konstrukci inteligentních displejů s mikrokontrolerem RP2350 vyvinutým společností Raspberry Pi. Rodina zahrnuje obrazovky o úhlopříčkách od 2,4 do 9 palců a rozlišeních od 240x320 do 800x480 pixelů. V závislosti na modelu lze vybrat verzi bez dotykového panelu, s rezistivním, kapacitním nebo kapacitním s integrovaným rámečkem displeje.
Displeje gen4-RP2350 v TME
Mikrokontroler RP2350 od Raspberry Pi nabízí neobvyklou možnost výběru architektury procesoru při programování. Čip je vybaven dvěma jádry Arm Cortex-M33 a dvěma jádry Hazard3 RISC-V, přičemž systém může fungovat s využitím jedné z těchto dvojic. Čip se rovněž vyznačuje bezpečnostními funkcemi, jako jsou Arm TrustZone, hardwarová generace náhodných čísel a akcelerace vybraných kryptografických operací. To může být důležité v panelech sloužících k přístupu, konfiguraci síťových zařízení či dalším funkcím vyžadujícím ochranu kódu a dat.
Moduly displejů jsou vybaveny 520 kB vnitřní SRAM, 16 MB Flash paměti a 8 MB PSRAM. Nabízejí také rozhraní UART, SPI, I2C, PWM výstupy, analogové vstupy, klasické GPIO, USB-C konektor a čtečku microSD karet.
Velkou výhodou této řady je možnost využití nástrojů a způsobu programování známých z platformy Raspberry Pi Pico, například Raspberry Pi Pico SDK spolupracující s Visual Studio Code. Kromě toho může být tento typ mikrokontroleru programován i pomocí Arduino IDE, což dále zjednodušuje proces prototypování.
Gen4-RP2350 je jakýmsi kompromisem mezi klasickými moduly gen4-uLCD a nejvýkonnější řadou ESP32-P4. Nabízí velkou flexibilitu, široký výběr velikostí a dostupné programovací prostředí, proto může být základem měřicích zařízení, ovládacích panelů, vzdělávacích systémů, prototypů a krátkých sérií funkčních produktů.