Biblioteca Gráfica Microchip em Displays do tipo TFT (QVG)

© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 1

Biblioteca Gráfica Microchipem Displays do tipo TFT

(QVG)


Objetivos

Depois de assistir esta aula, os participantes serão capazes de ...

� Compreender a arquitetura do hardware e de firmware entre um microcontrolador PIC® e um display LCD gráfico

� Utilizar um display gráfico como uma interface de entrada através de uma tela sensível ao toque (interface humana)

� Especificar ferramentas e softwares adequados para a criação de projetos gráficos embarcados


Agenda

� Aplicações� Selecionando o display� Conexão display\microcontrolador� Software – Microchip Graphics Library� Recursos adicionais� Perguntas


Aplicações


Displays fazem parte do nossocotidiano!


Interface Humana

� Fácil e Intuitivo = Valor agregado

� Um dispositivo complexo pode ser tornar simples com uma boa interface de usuário

� O custo de um display nunca foi tão acessível

� Esta aula concentra-se no display LCD não-segmentado; especificamente o tipo TFT aplicado em dispositivos embarcados.


O que preciso saber ao começarmeu projeto?

� Selecionar o display

� Conectá-lo aomicrocontrolador

� Software


Selecionando o display


Indo as compras…Parte 1

� Vocês trabalham com displays gráficos?

� “Trabalhamos com um display colorido de 3,5”, QVGA e com backlight.“

� O que isto significa !?


“Traduzindo”

� Colorido� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto

e branco 'ou' colorido '. Mas há mais do que isso, descobriremos mais tarde.

� 3.5�� Refere-se simplesmente ao tamanho da tela, semelhante ao comprar uma

TV. Existem diversos tamanhos. Quanto maior a tela melhor será a visualização a distância; evidentemente também mais caro.

� QVGA� Acrônimo para tela com resolução de 320 × 240 pixels. Similar a uma

câmera digital, quanto maior o número de pixels maior os detalhes da imagem.

� LED backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz

de enxergar uma imagem em um display TFT.


Nível de cor - Bits Per Pixel

� 1-bpp� 2-bpp

� RGB

� Consulte http://en.wikipedia.org/wiki/RGB_color_model e conheça mais a respeito do padrão RGB.


Definição

Padrão RGB

� Cada componente representa a intensidade� www.colorschemer.com possui uma ferramenta gratuíta para

obtenção dos valores RGB

O padrão RGB é um modelo aditivo no qual as cores verde, vermelho e azul são somadas de várias maneiras para reproduzir uma gama de colorações. As cores são expressas como um trio. Fonte: Wikipedia

16-bit(65,536 cores)

Red: 5 bitsGreen: 6 bitsBlue: 5 bitsRGB 565

18-bit(262,144 cores)

Red: 6 bitsGreen: 6 bitsBlue: 6 bitsRGB 666


Nível de cores - Exemplos

Definition

1 bpp 4 bpp 8 bpp 16 bpp

Definition:


“Traduzindo”

� Color� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto






� Backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz



Tamanho e Resolução

QVGA5.7 polegadas

320 pixels

240

pixe

ls

QVGA3.5 polegadas

320 pixels24

0 pi

xels

VGA5.7 polegadas

640 pixels

480

pixe

ls

� Distância de visão

� Detalhes da imagem


Quiz

� P: Qual é a resolução WQVGA?� 480 x 272 ?� 480 x 247 ?� 432 x 240 ?� 400 x 234 ?

� R: Sempre especificar a resolução explicitamente com técnicos, fornecedores, clientes, etc (ou seja, 480 x 272). Nomes de referência são ambíguos (ou seja, WQVGA).


“Traduzindo”

� Color� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto






� Backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz



Luz – Como vemos imagens

� A luz incide em nosso globoocular

� Fontes de luz p\ displays� Transmissiva(backlight)

� Refletiva

� Transfletiva

� Auto-luminosa (OLED)


Backlight - O que realmente importa?

� Muitos tipos:� LED, CCFL, etc. � http://en.wikipedia.org/wiki/Backlight

� O que importa para o desenvolvedor:� Alimentação� Interno vs. Externo� Contraste (quanto maior melhor)� Brilho (cd/m2 ou unidades de potência)� Vida útil (horas)


Indo as compras…Parte 2

� “O que você está procurando?”

� “Um display 3.5� com resolução de 320×240, nível de cor mínimo de 16-bpp, e com backlight tipo LED.”

� “Por aqui por favor…”


Conexãodisplay\microcontrolador


Conexão - Tópicos

� Interface

� Mapeamento de cores

� Inicializando o controlador

� Touch Screen Interface


Arquitetura de um sistemaembarcado com display

� Vidro� Controlador� Frame Buffer� Microcontrolador


Frame Buffer

� O frame buffer armazena as informações de cor para cada pixel.

� Examplo: Um display 320x240 com 16-bpp

� 2 bytes por pixel (16 bits por pixel – RGB 565)� Alocação em bytes do frame buffer

� = Nºde pixels x ( Bits de profundidade / 8 )� = 320×240 x (16/8)� = 153,600 bytes


Quiz

� P: Um dispositivo anuncia um tamanho de frame buffer igual a 256Kbytes. Sua capacidade será suficiente para um imagem de 480 × 272 com 16-bits de cor?

� R: Sim� = Nº de pixels x (Bits de profundidade/ 8 )� = 480×272 x (16/8)� = 261,120 bytes

� 256Kbytes = 262,144 bytes� 261,120 < 262,144


Operando - “Trocando pixels”

� Uma imagem de 8x8 pixel, 16-bpp, fundo amarelo e 4 pixels vermelhos.

� Apenas 4 pixels ou 8 bytes para a mudarmos de vermelho para azul.

� Essa arquitetura permite que um microcontrolador, sem ser 32 bit, possa ser usado em um aplicativo incorporando gráficos.

� A questão chave é ... como é que estes 4 componentes básicos são encapsulados e vendidos no mercado?


Módulo Display

� O módulo de Display tem um frame buffer integrado

� O tamanho do frame buffer varia� Módulos menores possuem essa integração, os

maiores não


Vidro “solto”

� Apenas o vidro� Interface RGB� Uso de um chip controlador gráfico externo

(por exemplo o SSD1926)


Identificando a interface RGB

� Procure pelos pinos� VSYNC, HSYNC� Pixel Clock (Dot Clock)� Barramento Red/Green/Blue� Outros esquemas de nomeação

� Não confunda com as interfaces paralelas, padrão Intel 8080 ou 6800 Motorola


Tipos de ligações - resumo


Quiz

� P: Pode um microcontrolador, sem módulo controlador de vídeo integrado, ser utilizado numa interface RGB tipo vidro “solto”através de firmware?

� R:Não é prático. A interface RGB por firmware consome grande quantidade de ciclos de processamento e memória RAM para emulação do frame buffer


Conexão - Tópicos

� Interface



� Interface touch screen


Mapeamento de cores

Concentremos na interface RGB...� Se o vidro tem entrada no esquema RGB 666, significa

que ele poderá exibir 262.144 cores diferentes.� Se o chip controlador gráfico tem saída RGB 565,

significa que ele pode suportar 65.536 cores.� Como interfacear esses dispositivos?

RGB 666RGB 565


RGB 565 para RGB 666

Red [4..0] dp_Red [5..1]

RGB 565 RGB 666 (Display)

dp_Red [0]

Green [5..0] dp_Green [5..0]

dp_Red[5]

ouVdd ou GND

Blue [4..0] dp_Blue [5..1]

dp_Blue [0]

dp_Blue[5]

Vdd ou GNDou

� A melhor opção é conectar o LSB no MSB; isso permite o display alcançar a excursão máxima de brilho.


RGB 666 para RGB 565

Red [5..1] dp_Red [4..0]

Blue [5..1] dp_Blue [4..0]

RGB 666 RGB 565 (Display)

Red [0]

Green [5..0] dp_Green [5..0]

Blue [0]

Não conectar

Não conectar


Conexão - Tópicos

� Interface





Inicialização do controlador

� Um controlador (TCON) requer uma incialização.� Normalmente, uma porta padrão SPI com apenas os pinos SCK e

DI. As palavras são de 9-bit ou 12-bit.� Pode ser ligado diretamente ao MCU, ou se o chip controlador

gráfico tem pinos GPIO sobressalentes, podemos utilizar estes pinos economizando pinos no MCU.

� Os valores de inicialização são fornecidos pelo fabricante.

TCON

SCKMOSI

ou


Conexão - Tópicos

� Interface





Touch Screen Resistivo

� Pode ser ligado diretamente ao microcontrolador através de 4 pinos.

� O fator relevante para a seleção é verificar se os sinais de toque estão integrados ao Flat Flex Cable (FFC) ou são conduzidos através de um FFC separado.

� Dois flats = Dois conectores = custo maior (buzinada do chefe!).� Alguns FFCs podem ser soldados diretamente na PCI, reduzindo o

custo.

Display com Touch Screen

Principal – Flat Flex Cable (FFC)

Sinais TouchConectorFFC

ConectorFFC


PIC® MCU c/ADC

X-

Y-

X+

Y+

Digital I/O

Digital I/O

Dig-O/AN-I

Dig-O/AN-I

Conexões Touch - PIC

Tipicamente 4 fios, porém existem conexões de 5 e 6 fios


PIC® MCU c/ADC

Digital I/O

Digital I/O

Dig-O/AN-I

Dig-O/AN-I

X-

Y-

X+0Sensor

1

Y+��

Varredura 4-fios


Varredura 4-fios

PIC® MCU c/ADC

Digital I/O

Digital I/O

Dig-O/AN-I

Dig-O/AN-I

X-

Y-

X+1

Sensor0

Y+

��

Pinos do ADC podem atuar como entrada analógia e saída digital.


Conexões Touch - AR1000

Rápida implementação!

PIC® MCU c/SPI, UART

ou I2C

AR1000

Varredura

4 fios


Resumo

� Interface





Software – Microchip Graphics Library


Driver de baixo nível

TCON

SCKMOSI

ou

� Inicialização do controlador (TCON)� Acesso a interface paralela – PMP� Inicialização do controlador gráfico� Funções para atualização de pixels no frame buffer� Funções para desenhar formas básicas: quadrado, círculo, arco,

etc.� Funções para desenhar formas complexas: botão, barra de

medida, etc.


Microchip Graphics Library

Static Text

Button

Image

Vantagens chave:• Trabalha com16 e 32-bit PIC® MCUs• Projeto modular – compila somente aquilo que

você necessita!• Suporta múltiplas interfaces de usuário• Independe ao tamanho ou resolução do display• Baixo custo das ferramentas de

desenvolvimento• Utilitário para importação de imagens e fontes• Benefícios Microchip

Código fonte inclusoDiversos drivers de baixo nível

Baixe em www.microchip.com/graphics

Grátis

Fontesestrangeiras


MGL - Visão geral

Display gráfico

Draw Function 1(i.e. 3D Button)

Draw Function 2(i.e. Progress Bar)

Draw Function N

Camada de Aplicação

Message Interface

Device Driver Layer

Graphics Primitive Functions(Non-accelerated Line, Circle, Bar, OutText, etc.)

Graphics Primitives Layer

Graphics Objects Layer

Módulosgenéricos

Específico do dispositivo

Específico daaplicação

……

Key Pad Touch ScreenSide Button

Display Device Driver(i.e. PutPixel, GetPixel)

Graphical Accelerator(Optional)

GrGráátistis


MGL - Widgets

Picture

Meter

Chart

List Box

Buttons

CheckboxScroll Bar


MGL - Widgets

Slider

Edit Box

Group Box

Radio ButtonsButtons

c\ imagens


Graphics Display Designer

� È uma ferramenta de design visual que oferece, através de um plug-in do MPLAB IDE, uma maneira rápida e fácil para criação de interfaces gráficas (GUI).

� O GDD possibilita desenhar, mover, redimensionar e excluir objetos de tela, criar várias telas estáticas e atribuir um controlador de LCD gráfico.

� O GDD elimina a necessidade dos cálculos das coordenadas X e Y facilitando o posicionamento dos objetos em tela

� Recursos gráficos como fontes personalizadas e imagens bitmap podem ser importados para o GDD.

� Acesse: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en544475


Bitmap and Font Converter

� Utilitário gratuito fornecido com a MGL� Compatibiliza ao formato da biblioteca


Quiz

� P: A MGL pode importar fontes e imgens. Isso significa que possousá-las em meu produto aobaixá-las da web?

� R: Não. Licenças sãonecessárias para algumas fontese imagens.


Recursos adicionais


Graphics Design Center

WebinarsApp Notes

FAQPágina de produto

Barra de navegação

http://www.microchip.com/graphics


MGL - Ajuda

Os arquivos de ajuda são parte da instalação e ficam localizados na pasta :

��


Ferramentas

� Microchip Graphics Library� http://www.microchip.com/graphics

� MPLAB® IDE� http://www.microchip.com/mplab

� MPLAB 16 and 32-bit Compilers� http://www.microchip.com/mplabc

� Color Schemer� http://www.colorschemer.com

� GIMP – Editor de imagens� http://www.gimp.org


www.microchipdirect.com

AC164127-5Graphics LCD

Controller PICtail™Plus SSD1926 Board

AC164127-4Graphics Display

Truly 3.2”240x320 Board

AC164127-3Graphics PICtail Plus Daughter Board

with 3.2” Display Kit

DM320001 or DM320003PIC32 Starter Kit

IC00409(SSD1926)

LCD0025Truly 3.2” 240x240

Display(TFT2N0369-E)Explorer 16BR


www.microchipdirect.com

� MPLAB® Starter Kit for PIC24F� DM240011

� MPLAB Starter Kit for PIC24H� DM240021

� Utilizam display OLED monocromático de 128x64

� Utilizam a MGL


Recursos adicionais

� Forum Técnico� http://www.microchip.com/forums

� Blog� http://blog.notesfromthelab.com

� Regional Training Center� http://www.microchip.com/rtc� www.labtools.com.br


Resumo


Resumo

• Aplicações• Selecionando o display• Conexão display\microcontrolador• Software – Microchip Graphics Library• Recursos adicionais• Perguntas


Seleção do display – Fatores de influência…

� Tecnologia (STN, CSTN, TFT, OLED, …)� Consumo� Alimentação� Brilho & Contraste� Interno vs. Externo� Ângulo (campo) de visão� Tamanho & resolução� Flat Flex Cable (FFC) – conector ou soldável� Touch Screen – integrado ao FFC ou separado� Interface RGB ou Paralela (display com Frame Buffer

integrado)� Mecânica


� Disponibilidade de amostras� Vendas/suporte local, documentação� Vida útil – consigo trabalhar por quantas horas?� Ciclo de vida do produto – ficará em produção por

quanto tempo?� Lead Time� Preço

� Inicie com um dispositivo que atenda suasespecificações , migre mais tarde para as opções de maior valor agregado.

� Para a compra ser eficiente, alie o que você procura com a disponibilidade do mercado.

Seleção do display – Fatores de influência…


Perguntas?


Demonstração…


Obrigado!


Trademarks

� The Microchip name and logo, the Microchip logo, dsPIC, KeeLoq, KeeLoqlogo, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, rfPIC and UNI/O are registered trademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A. and other countries.

� FilterLab, Hampshire, HI-TECH C, Linear Active Thermistor, MXDEV, MXLAB, SEEVAL and The Embedded Control Solutions Company are registeredtrademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A.

� Analog-for-the-Digital Age, Application Maestro, CodeGuard, dsPICDEM, dsPICDEM.net, dsPICworks, dsSPEAK, ECAN, ECONOMONITOR, FanSense, HI-TIDE, In-Circuit Serial Programming, ICSP, ICEPIC, Mindi, MiWi, MPASM, MPLAB Certified logo, MPLIB, MPLINK, mTouch, nanoWatt XLP, Omniscient Code Generation, PICC, PICC-18, PICkit, PICDEM, PICDEM.net, PICtail, PIC32 logo, REAL ICE, rfLAB, Select Mode, Total Endurance, TSHARC, WiperLock and ZENA are trademarks of Microchip Technology Incorporated inthe U.S.A. and other countries.

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