Veränderte Entscheidungskriterien
Display-Modul als Basis für Embedded-Designs
Displays gewinnen in Embedded-Systemen immer mehr an Bedeutung. Statt sie am Ende des Projekts hinzuzufügen, sollten sie nach Ansicht von 4D Systems ganz am Anfang stehen.
Die meisten neuen Embedded-Designs nutzen eine Art von Anzeige. Bei vielen Anwendungen ist dabei eine Bildschirmgröße von weniger als 7 Zoll sehr beliebt, wobei eine optimale Größe für viele HMI-Designs im Bereich von 3 bis 5 Zoll liegt. Der Entwurfsprozess beginnt meist mit Blick auf die Anforderungen der Verarbeitungsressourcen, periphere Schnittstellenfunktionen und drahtlose Kommunikationsoptionen, da diese typischerweise die Hauptfaktoren sind, die das Gesamtdesign prägen. Die Display-Schnittstelle sowie die Interaktionsmöglichkeiten mit der Applikation – per Touch-Steuerung, physikalische Steuerung oder eine Mischung aus beiden – stehen ebenfalls ganz oben auf der Anforderungsliste.
»Für hochvolumige Produkte ist ein kundenspezifisches Design wahrscheinlich die einzige Möglichkeit, die Erwartungen der Stückliste zu erfüllen, selbst wenn das anfängliche Prototyping unter Verwendung verfügbarer Module und Platinen durchgeführt wird«, erklärt Markku Riihonen, Business Development Manager von 4D Systems. »Bei geringen bis mittleren Produktionsmengen gibt es aber eine Reihe möglicher Alternativen.« So erweisen sich Single-Board-Computer (SBCs) wie der BeagleBone Black als fähige Plattformen, auf denen ein Design basieren kann – es bleibt aber die Display-Frage offen. »Die Verwendung eines im Handel erhältlichen Anzeigemoduls ist ein Ansatz, während das Entwerfen einer eigenen Anzeige - von dem Glas nach oben – eine andere, wenn auch komplizierte Methode ist«, erläutert Riihonen. »Wie viele Embedded-Entwickler wissen, erfordert die Einbindung eines Displays in eine Entwicklung viel mehr als die Elektronik selbst. Hinzufügen von Touch-Sensing-Steuerfunktionen und GUI-Layout und Erstellen von Schriftarten und primitiven Bildformen (Kreise, Rechtecke etc.) kann einen erheblichen Teil des Entwurfszyklus ausmachen.
Ein anderer praktikabler Ansatz besteht nach Ansicht von Riihonen darin, die Gesamtentwicklung andersherum anzugehen: Anstatt nach einem eingebetteten SBC zu suchen, der ein LC-Display aufnehmen kann, nutzt man ein Anzeigemodul mit einem Prozessor, der die Peripherie-I/O-Funktionen bereitstellt und Ressourcen bietet, die für das Design erforderlich sind. Ein Beispiel ist die gen4-Anzeigemodulserie von 4D Systems: Der gen4-uLCD-43DCT-CLB verfügt über ein 4,3-Zoll-TFT-Display mit einer Auflösung von 480 × 272 Pixeln und 65k-True-Color sowie kapazitiver Touch-Steuerung. Ein 4D-Systems-Diablo-16-Grafikprozessor steuert das Display zusätzlich zu einer Vielzahl von Peripherieschnittstellenfunktionen, darunter 16 GPIO, I2C, SPI, UART, PWM, Quadratur-Encoder und analoge Eingänge. 32 kB User-SRAM stehen für die Anwendung zur Verfügung und ein microSD-Sockel für die Speicherung von Multimediadateien und die Datenprotokollierung.
Der Diablo-16-Prozessor ist eine virtuelle Soft-Core-Engine (Extensible Virtual Engine, EVE) und hat mit 4DGL einen eigenen Bytecode-Befehlssatz. 4DGL ist eine objektorientierte Sprache mit einer umfangreichen Bibliothek an Grafik-, Text- und Dateisystemfunktionen. Entwickler, die mit den Syntaxstrukturen von C, Python und ähnlichen Sprachen vertraut sind, finden 4DGL leicht zu erlernen.
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