Displays: Komplettlösungen sind gefragt

Ein Display ist nur so gut wie Ansteuerung und Controller – doch das Angebot an entsprechender Hardware ist groß und für viele Anwender kaum mehr zu überschauen. Das Rutronik Development Center Displays & Embedded Boards hilft bei kniffligen Fragen, vor allem wenn es um das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten geht.

Ein Display ist nur so gut wie Ansteuerung und Controller – doch das Angebot an entsprechender Hardware ist groß und für viele Anwender kaum mehr zu überschauen. Das Rutronik Development Center Displays & Embedded Boards hilft bei kniffligen Fragen, vor allem wenn es um das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten geht.

Wann ist ein Single-Board-Computer ausreichend und wann benötige ich ein vollständiges Embedded-System? Welche Möglichkeiten gibt es zur Ansteuerung von kundenspezifischen Displays-Lösungen? Wann benötige ich einen AD-Wandler? Das sind nur einige Fragen, mit denen Harald Fessler, Product Sales Manager Displays & Embedded Boards von Rutronik, fast täglich konfrontiert wird. Weil ein Display letztendlich nur so gut wie Ansteuerung und Peripherie ist, bzw. vom optimalen Zusammenspiel aller Komponenten abhängt, empfiehlt Fessler eine Komplettlösung: »Wir beraten unsere Kunden, was die Auswahl der Produkte betrifft.« Dazu gehört das Display, Ansteuerung, Backlight-Inverter und die erforderlichen Kabel – Design-In-Support inklusive. Kundenspezifische Modifikationen beinhalten auf Wunsch auch Netzteil und ein passendes Gehäuse sowie optional Touch-Lösungen. Fessler: »Eine Komplettlösung impliziert nicht nur Hardware-Kompatibilität, sondern beinhaltet auch die eventuell erforderliche Software-Modifikation des BIOS, um das Bild auf dem Display korrekt darstellen zu können.«

Zusammen mit Kontron und F&S gibt Rutronik einen Überblick über mögliche Ansteuerungen, Softwaretools und Schnittstellen:

Single-Board-Computer

In fast allen Bereichen industrieller Anwendungen mit CPU-Baugruppen und Embedded-PCs wird heutzutage ein Flachdisplay angesteuert. Die überwiegende Zahl dieser Ansteuerungslösungen wird durch Analog-Digital-Wandlerkarten realisiert zum unkomplizierten Anschluss der Displays an den fast überall vorhandenen VGA-Ausgang (anlog RGB). Inzwischen gewinnen aber auch Anwendungen mit weiteren Bildquellen wie Videorecordern, DVD-Playern sowie Kabel-, Satelliten- und digitalem Fernsehen an Bedeutung.

So steigt neben den typischen Applikationen wie POS/POI-Terminals, Gaming-Machines oder medizinischen Geräten etc. die Anzahl der realisierten Multimediaanwendungen mit Infoterminals oder Public-TV (an U-Bahnhöfen, Flughäfen, Geschäften und Tankstellen) rasant an. »Um den einfachen Wechsel von analogen CRT-Monitoren zu digitalen LCD-Displays zu ermöglichen, bieten wir mit dem CRTtoLCD-Adapter die passenden Analog-Digital-Wandler«, so Daniel Piper, Senior Produktmarketing Manager, Kontron Embedded Modules. Sie ermöglichten den unkomplizierten Anschluss von TFTs. Vorteil dieser Ansteuerungslösung gegenüber klassischen Grafikkarten: Sie ist unabhängig von Betriebsystem und Bussystem (z.B. PCI o. AGP) »und platzsparender ausgelegt«, so Piper. Dabei erlauben die Boards der aFLAT-Serie (CRTtoLCD) eine Auflösung bis WUXGA. Die Qualität dieses Bildes erreicht zu 99 Prozent die Qualität einer rein digitalen Ansteuerung.

Neben dem analogen (RGB 15PIN) Eingang verfügen einige Boards auch über einen DVI- und einen Video-Eingang (NTSC, PAL, SECAM über S-Video sowie Composite-Video). Die flexible Architektur der Adapter erlaubt es, fast jedes vorhandene TFT-Panel bis zu einer Auflösung von WUXGA (1920 x 1200) anzusteuern. Die Adapter sind mit TTL- und LVDS Interfaces für besonders kostengünstige Kabelvarianten (zum Display) ausgestattet.

Passend für jedes Display, das sich mit Konvertern oder Adaptern von Kontron ansteuern lässt, gibt es ein sogenanntes Panel-File, in dem quasi die relevanten Daten des jeweiligen Panels – wie Auflösung und Timings – »abgebildet« sind. Zusätzlich stehen diverse Softwaretools von Kontron zur Verfügung, mit denen sich das System exakt anpassen lässt. Zur Justierung ist beispielsweise ein On-Screen-Display-Panel erhältlich, mit dem Einstellungen geändert und die speziellen Settings der CRTtoLCD-Controller gesteuert werden können.

Die OSD-Konfiguration erfolgt über den Tastaturblock oder über die serielle Schnittstelle von einem PC aus. Einmal optimierte Einstellungen lassen sich als Datei speichern und jederzeit – auch für weitere Panels – wieder abrufen. Die serielle OSD-Steuerung ist bestens geeignet für den Einsatz bei der Fertigung größerer Serien, weil die manuelle Einstellung jedes einzelnen Controllers entfällt.

Darüber hinaus existieren Tools wie die KCWB (Kontron Configuration Workbench) mit der auch Firmwareanpassungen oder die Realisierung spezielle Features wie Bildschirmschoner zur Verhinderung von Einbrenneffekten möglich sind.

LVDS versus TTL

Bei der digitalen Grafikansteuerung unterscheidet man zwischen TTL und LVDS. Bis SVGA-Auflösungen wird in der Regel TTL eingesetzt. Es ist aber ein ganz klarer Trend zu erkennen: Ab einer XGA-Auflösung haben fast alle neuen Displays ein LVDS-Interface. Aus drei Gründen setzt sich LVDS durch:

  1. Erstens nimmt die Zahl der Pixel und damit der Bandbreitenbedarf der Verbindung zwischen Computer und Bildschirm quadratisch mit der (eindimensionalen) Auflösung zu.
  2. Zweitens sorgen die daraus resultierenden höheren Taktraten für ein höheres EMI-Aufkommen.
  3. Drittens führen die höheren Adressierbarkeitsanforderungen der Flachbildschirme zu breiteren und damit unpraktischen Kabeln und Steckverbindern.

Bei Verwendung konventioneller TTL-Technologie müsste die Verbindung zu einem XGA-Flachbildschirm 52 Adern und eine sehr wirksame Abschirmung aufweisen, um die EMI-Vorschriften des FCC zu erfüllen. LVDS reduziert den Bedarf auf 16 Adern, und durch die geringeren Spannungshübe entsteht nur ein minimales EMI-Aufkommen.