Display-Entwicklung Gutes altes Java

Mit der neuen Firmware ist in den iLCDs eine on-board Java VM integriert.
Mit der neuen Firmware ist in den iLCDs eine on-board Java VM integriert.

Mit der Firmware-integrierten »Java Virtual Machine« wird Java-Code auf den »intelligenten« LCDs (iLCDs) von demmel products ohne weiteres Betriebssystem ausgeführt. So lassen sich alle Funktionalitäten auch mit der objektorientierten Hochsprache nutzen.

Bei der Entwicklung von Geräten in kleiner und mittlerer Stückzahl können »intelligente« Displays den Entwicklungsaufwand zu Gunsten einer wirtschaftlichen Lösung reduzieren: Die Programmierung fordert kein Expertenwissen, die integrierte Entwicklungsumgebung ist benutzerfreundlich ausgelegt. Gewöhnliche Displayintegration geht oft mit erheblichem Hard- und Software-Entwicklungsaufwand für die Ansteuerungselektronik und entsprechendem Praxiswissen einher: Solche Eigenentwicklungen rechnen sich erst bei großer Stückzahl. Mit demmel products  »iLCDs« kann eine Displayschnittstelle ohne spezielles Vorwissen zügig aufgesetzt werden.

Alternative Displayentwicklung

Die iLCDs enthalten alle zur Displayansteuerung notwendigen Komponenten direkt auf dem Panel. Mit diesen Funktionen und Schnittstellen begrenzen sie den Entwicklungsaufwand entscheidend, da Entwickler so den Fokus auf das anwendungsspezifische Design richten können anstatt auf die Displayintegration über die Hard- und Softwareebene. Mit der Komplexität sinkt auch die Produkteinführungszeit.

Ein solches iLCD wird nicht mehr auf Pixelebene angesprochen, sondern über parametrierbare High-Level-Kommandos. Auch bei komplexen Bildschirmlayouts werden dann nur wenige Bytes von der Applikation an das Panel gesendet. Diese Kommunikationsform ist einfacher und weniger bandbreitenintensiv als die direkte Ansteuerung des Displays. Die Anbindung erfolgt über eine der eingebauten seriellen Schnittstellen, z. B. RS232, USB, I²C oder SPI. Weiterhin ist TCP/IP möglich. Diverse I/O-Funktionen können digitale Ein- und Ausgänge sowie Drehgeber, analoge Sensoren oder Leuchtdioden, Relais und Lautsprecher über das Panel steuern.

 

Management-Software

Wesentlicher Bestandteil einer Displaylösung ist die Unterstützung durch eine intuitive Entwicklungsumgebung. demmel products hat dazu den iLCD Manager XE entwickelt. Mit der IDE können alle Panels aus der iLCD-Produktlinie eingerichtet, konfiguriert, programmiert und getestet werden. Mit dem Tool werden Displayprototypen zur raschen Überführung in die Serienproduktion erstellt. Die Software im aktuellen Windows-Layout bildet zusammen mit den iLCD-Panels ein Komplettpaket zur HMI-Entwicklung: Alle benötigten Grafiken, Animationen, Fonts, Textbausteine und Makros werden im Flash-Speicher des iLCD-Panels abgelegt.

Integrierte Java VM

Die iLCD-Technologie wird konsequent weiterentwickelt, einen Technologiesprung auf dem Markt für Displays stellt die neueste Ausführung dar: Auf den iLCDs von demmel products ist jetzt eine »Java Virtual Machine« (Java VM) on-board verfügbar, die kompilierten Java-Code direkt auf dem iLCD-Panel ausführt. Die Java-Applikation kann auch externe Funktionen und Abläufe übernehmen. Das erspart den externen Controller in der Applikation. Der unentgeltlich verfügbare »iLCD-Manager XE« beinhaltet nun eine Java-Entwicklungsumgebung. Damit kann der Java-Code mit entsprechenden Syntax-Hervorhebungen direkt editiert werden. Der integrierte Compiler erzeugt die Java-Applikation, über die USB-Schnittstelle wird diese auf das Display geladen und ausgeführt.

Eine weitere Besonderheit ist der »Debugger« der ein »Remote-Debugging« der erzeugten Java-Applikation über die vorhandene USB-Schnittstelle direkt auf dem angeschlossenen Display ermöglicht.

Übliche Features wie Breakpoints und Variablen-Inspektion sind enthalten. Das Aufsetzen der gesamten Entwicklungs- und Debug-Umgebung geschieht per Installation oder Update des iLCD-Manager XE in einigen Minuten ohne zusätzliche Soft- oder Hardware.

Zur Nutzung der Virtual Machine ist auf vorhandener iLCD-Hardware ein Firmware-Update über den iLCD Manager nötig. Mit geringem Speicherbedarf der VM können die »klassischen« iLCD-Kommandos mit der Java-Applikation kombiniert werden. Dabei startet die Virtual Machine innerhalb von 10 ms, z. B. um mit einer Java-Applikation Berechnungen durchzuführen oder Messwerte von einer Schnittstelle zu empfangen und in die »on-Board«-microSD-Karte zu speichern. Üblicherweise werden neue Applikation aber ausschließlich in Java implementiert.

iLCD-Simulator

Ein iLCD-Projekt wird im iLCD-Simulator ohne physisch vorhandenes Panel getestet (mit oder ohne Java-Code). Die Simulation verhält sich zu den physisch vorhandenes Panelen, inklusive Schnittstellen, Ein- und Ausgängen, identisch. Die Touchfelder werden mit der Maus betätigt. Zur Simulation sind keinerlei Vorkehrungen nötig. Ein Projekt, das im Simulator läuft, kann unverändert in die iLCD-Hardware geladen werden und umgekehrt.

Mit dem iLCD-Simulator kann Funktion und Aussehen des grafischen User-Interface, vor dem physischen Prototypentwurf, getestet werden. Die frühzeitige User-Interface-Evaluation ist für den Entwicklungsprozess wichtig: Anwender können jede verfügbare Zwischenversion testen, ihr Feedback in die Entwicklung einfließen lassen und so mithelfen, Fehlentwicklungen zu vermeiden.

Auch in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien ist die Simulation hilfreich, da Änderungen im Projekt wesentlich rascher auf das virtuelle iLCD-Panel übertragen und getestet werden können. Der iLCD-Simulator ist für Projekte geeignet, an denen viele verschiedene Akteure an unterschiedlichen Entwicklungsstandorten beteiligt sind.

Nach der Simulation wird das Projekt auf ein physisches iLCD gespeichert, die Hardware angeschlossen und die Mensch-Maschine-Schnittstelle unter realen Bedingungen getestet. Die fertige Anwendung wird dann als Projektdatei für die Serie freigegeben und verteilt.

Für jedes iLCD-Modell stehen Evaluation-Kits zur Verfügung. Diese beinhalten neben dem Evaluierungsboard mit herausgeführten Pin-Anschlüssen alle nötigen Hard- und Software-Komponenten.

Resistiv oder kapazitiv steuerbar

Die Touch-Interaktion ist bei iLCDs mittels resistivem und - bei den meisten Modellen - auch kapazitivem Multitouchpanel mit bis zu fünf Touchpoints gleichzeitig möglich. Diese Varianten mit PCAP-Touch-Technologie sind vor allem bei rauen Umgebungsbedingungen oder erhöhten Hygienebedinungen interessant. Sie arbeiten mit Kapazitätsänderungen und können daher hinter Glas mit einer Dicke von bis zu 4 mm verbaut werden. Die Displaykomponenten werden optional mit Hilfe von »optical bonding« verklebt. Die kapazitiven Kopplungen können mit der Konstruktion variiert werden. Zur Gewährleistung der optimalen Bedienbarkeit, lassen sich die Touchpanel-Parameter zur Berücksichtigung der konkreten Einbausituation variieren.