嵌入式GUI专题

嵌入式GUI专题

嵌入式图形用户界面（GUI）是一种在嵌入式系统中使用的图形用户界面，它允许用户通过图形化的方式与设备进行交互。在单片机上实现GUI需要考虑硬件选型、接口差异以及MCU选择等问题。为了确保项目的成功，需要全面系统地了解相关知识，以便更好地进行器件选型和程序开发。根据需求选择合适的技术方向可以避免后续的改动成本。

屏幕分类

1. 数码管：数码管是一种简单的显示设备，通常用于显示数字和简单的字符。它由多个发光二极管组成，每个发光二极管代表一个数字或字符的一部分。数码管广泛应用于计时器、计数器等设备。

2. 点阵屏：点阵屏是一种由许多小点组成的显示屏，可以显示更复杂的图形和字符。点阵屏通常使用LED或LCD技术，具有较高的分辨率和色彩表现力。点阵屏常用于广告牌、公交站牌等场合。

3. OLED屏：OLED（有机发光二极管）屏是一种先进的显示技术，具有自发光、高对比度、宽视角等特点。OLED屏可以实现真正的黑色和高动态范围，适用于高端智能手机、电视等领域。

4. TFT屏幕：TFT（薄膜晶体管）屏幕是一种液晶显示技术，具有高分辨率、高亮度、宽视角等特点。TFT屏幕广泛应用于各种电子设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑等。

在选择嵌入式GUI时，需要根据项目需求和预算来选择合适的屏幕类型和技术方向。同时，还需要考虑MCU的性能、内存资源以及与其他硬件的兼容性等因素。

接口方式

根据不同的屏幕接口多种多样的，实际取决于屏幕显示需要的数据多少，大部分屏幕是单向输出的，并不能会读屏幕数据

1. 数码管

   • IO直接控制，刷新也是由程序控制，结构较为简单，但是需要占用MCU的时间进行周期性刷新，一般频率不少与60Hz,很明显为了显示将牺牲MCU的算力，因此专用场景可能使用专门的数码管控制器芯片，减少MCU的占用，但是往往由于成本问题尽可能的减少元件使用；但是很明显由于IO占用过多，不得不在更多的时候使用74系列芯片进行扩展IO

   • 应用场景：适用于仪器仪表的时间或数值显示，如计时器、计数器等设备。

2. 点阵屏

   • 由于每个像素点都是一个LED，其主要问题是需要IO非常多，一般都是做成可扩展模块进行无限级联的扩展，一般的MCU均可，可能会根据需求选用高性能MCU。

   • 应用场景：广泛用于广场广告牌、店铺招牌等大型显示场合。

3. OLED屏

   • 自发光的单色屏幕，常用尺寸128x64，一般采用iic或者SPI口通信控制，但是没有用速度要求，使用硬件或者软件模拟接口均可
   • 应用场景：适用于小型设备的显示屏幕，如智能手表、便携医疗设备等。

4. TFT屏

   • 我们常见的彩屏，在使用过程中根据屏幕尺寸有不同的屏幕接口，大尺寸屏幕需要高性能MCU以及大量的ram区才能驱动

   • 一般在4.3寸以下多是8080，6800并口进行刷新显示，而且一般还支持SPI这种高速串行接口

     • 由于内部集成GRAM可以静态显示，但为了更好的刷新切页效果，一般要控制整页的刷新速度在0.1s，
     • 为了更好的刷新效果一般的IO模拟速度是不够的
     • MCU选型中，一般就要考虑专用接口了，8080接口在stm32系列单片机中100P以上的才有资源支持；部分用户可能会考虑使用普通的Pin口进行并口模拟

   • RGB接口LTDC

     • RGB接口屏幕自身是不带显存的，需要专用控制器的MPU才行，而且这种屏幕往往比较大，需要较大的ram作为显示缓存区,如480x272屏幕就需要255kbRAM作为缓存区
     • 在STM32选型中，一般是F4及以上高性能的100P的片子才支持，CLK要求25Mhz一般只能使用硬件专用接口驱动，由于直接驱动刷新较快
     • 应用场景：适用于需要高分辨率和色彩表现的大型显示屏，如平板电脑、车载显示屏等。

   • MIPI屏幕接口

     • 手机等移动设备使用，一般需要A核以上设备
     • 应用场景：几乎在所有高端智能手机和移动设备上都能看到MIPI接口的应用。