TFT-дисплеи Winstar: новинки, характеристики и особенности подключения

22 декабря 2017

Данный материал открывает серию статей «STM32 + периферия = LOVE».

В текущем году компания Winstar Display значительно расширила свою номенклатуру TFT-дисплеев. Новые модели появились практически во всех сегментах – от стандартных TFT до встраиваемых решений на базе TFT-дисплеев. Самое время подробно рассмотреть новые модели, а также особенности подключения дисплеев с различными интерфейсами.

Совсем скоро тайваньской компании Winstar (WINSTAR Display Co., Ltd.) исполнится 20 лет. За это время она прошла путь от новичка до одного из лидеров рынка промышленных дисплеев. Сейчас Winstar выпускает дисплеи практически всех возможных типов: TFT, OLED, монохромные TN/STN/FSTN, COG, TAB, VATN LCD (рисунок 1).

Рис. 1. Дисплеи производства компании Winstar

Winstar уделяет большое внимание развитию сегмента TFT-дисплеев, который на данный момент включает более 160 базовых моделей (рисунок 2):

Рис. 2. Серии TFT-дисплеев Winstar

• стандартные TFT общего назначения с диагоналями до 10,2’’;
• универсальные TFT-дисплеи серий Q и P с платой управления;
• интеллектуальные дисплеи M-TFT (Clever System);
• TFT с повышенной яркостью до 1100 кд/м²;
• монохромные TFT с высоким уровнем контраста;
• ультраширокие TFT с диагональю до 12,3’’;
• TFT с расширенным диапазоном рабочих температур до -30…85°С;
• TFT-дисплеи с HDMI-интерфейсом для Raspberry Pi и аналогичных одноплатных компьютеров;
• встраиваемые системы на базе микропроцессора iMx6 от NXP.

Основные характеристики TFT-дисплеев Winstar

Winstar выпускает более 160 базовых моделей TFT-дисплеев. Если посчитать число исполнений с учетом доступных опций, то число модификаций окажется гораздо больше. Чтобы разобраться с таким многообразием, нужно рассмотреть основные характеристики TFT-дисплеев Winstar.

Диагональ экрана. Данный параметр является важным как с маркетинговой, так и с технической точек зрения. На настоящий момент Winstar предлагает TFT-дисплеи со следующими диагоналями: 2,4″/2,8″/3,2″/3,5″/4,3″/5″/5,6″/5,7″/7″/8″/9″/10,1″/10,2″/12,1″/12,3″/15″.

Кроме диагонали производители указывают и размеры видимой области.

Разрешение играет важную роль с точки зрения восприятия изображения. Естественно, чем выше разрешение, тем качественней выглядит картинка. С другой стороны, увеличение разрешения требует расширения объемов памяти и повышения рабочей частоты TFT-контроллера. А это ведет к росту стоимости.

Сейчас Winstar предлагает TFT-дисплеи со следующими разрешениями: QVGA (320×240), WQVGA (480×272), VGA (640×480), WVGA (800×480), 640×320, 1024×600, XGA (1024×768) и WXGA(1280×800).

Яркость – еще один важный параметр, во многом определяющий уровень комфорта при работе с дисплеем. Диапазон яркости для дисплеев Winstar составляет 120…1100 кд/м². Максимальной яркостью обладают дисплеи из группы High Brightness TFT, о которых будет рассказано ниже.

Технологии изготовления ЖК матрицы. Сейчас наиболее популярной технологией ЖК-матриц является TN (Twisted Nematic). Она отличается минимальным временем отклика и малой стоимостью. В то же время у нее есть и недостатки: низкая цветопередача и небольшие углы обзора. При увеличении угла обзора цветовая гамма картинки начинает искажаться, особенно это касается отклонений по вертикали (рисунок 3). Для удобства пользователей производители указывают оптимальное направление обзора TN ЖК на 12 или 6 часов.

Рис. 3. Использование технологии O-Film для увеличения углов обзора TFT-дисплеев

Решить проблему с искажением изображения можно несколькими способами. Например, воспользоваться TFT-матрицами, созданными по более продвинутым технологиям – VA (Vertical Alignment) и IPS (In-Plane Switching).

IPS-панели отличаются повышенным контрастом, улучшенной цветопередачей, широкими углами обзора. Из недостатков таких дисплеев можно отметить высокую стоимость и чуть большее время отклика.

VA-панели по своим характеристикам занимают среднее положение между TN и IPS. Считается, что цветопередача у них лучше, чем у TN, но хуже, чем у IPS. Зато VA-панели опережают IPS-дисплеи по скорости отклика.

Стоит еще раз отметить, что дисплеи VA и IPS отличаются повышенной стоимостью и больше подходят для приложений, в которых цена не является основным показателем (медицина, авиация, ЖД и другие).

Компания Winstar дополнительно предлагает альтернативное решение проблемы искажения цветопередачи при больших углах обзора – использование компенсирующей пленки O-Film. В этом случае угол обзора значительно расширяется, а цена дисплея остается невысокой (рисунок 3).

В настоящее время Winstar производит TFT-матрицы, выполненные по всем перечисленным технологиям: TN, TN + O-Film, IPS, VA.

Встроенный контроллер. Для управления разверткой и формирования изображения на TFT-матрице требуется драйвер и специальный контроллер. Контроллер может быть как внешним (по отношению к дисплею), так и встроенным. Здесь важно сделать оговорку. Дело в том, что Winstar поставляет TFT-дисплеи трех типов: без контроллера, с контроллером, с платой управления. Например, дисплеи серий Q и P с платой управления могут похвастаться не только встроенным контроллером, но и системой питания подсветки и универсальным разъемом (внутри серии). Более подробно о таких моделях будет рассказано ниже.

Интерфейс обмена данными. Интерфейс дисплея определяется применяемым TFT-контроллером. Это может быть как параллельный, так и последовательный интерфейс. Более подробно об этом рассказывается в заключительном разделе статьи. Сейчас лишь отметим, что в дисплеях Winstar используются следующие интерфейсы: RGB, LVDS, Motorola 6800 8/16 бит, Intel 8080 8/16 бит, DSI, HDMI, SPI, UART.

Размеры и габариты. Для характеристики TFT-дисплеев используют три типа размеров: габаритные размеры, размеры активной зоны, размеры видимой области. Наиболее важными из них являются общие габариты и видимая область.

Крепежная рамка. Для крепления большинства дисплеев требуются дополнительные прижимные устройства или защелки. Однако ряд моделей сразу поставляется со специальной рамкой, которая снабжена монтажными отверстиями.

Сенсорный экран. Сенсорный экран является неотъемлемой частью многих современных устройств. Большая часть дисплеев производства Winstar по умолчанию поставляется с опциональным сенсорным экраном. Это может быть как резистивная матрица RTP, так и емкостная PCAP.

Диапазон рабочих температур (Траб) – ключевой параметр для промышленных, автомобильных и многих других приложений. Большая часть дисплеев Winstar имеет рабочий диапазон -20…70°С, но для ряда моделей он ограничен 0…70°С или 0…50°С. Группа TFT-дисплеев с расширенным температурным диапазоном сохраняет работоспособность вплоть до -30…85°С.

Теперь, когда рассмотрены общие характеристики дисплеев Winstar, можно перейти к обзору семейств, конкретных продуктов и новинок, появившихся в этом году.

Стандартные TFT-дисплеи Winstar

Стандартные TFT – наиболее многочисленная группа дисплеев Winstar, объединяющая более 75 «штатных» моделей, часть из которых может снабжаться различными опциями (сенсорным экраном, монтажной рамкой, поляризационной пленкой O-Film).

Winstar предлагает стандартные TFT со следующими характеристиками:

• диагональю 2,4/2,8/3,2/3,5/3,97/4,3/5/5,6/5,7/7/8/10,1/10,2 дюймов;
• разрешением QVGA (320×240), WQVGA (480×272), VGA (640×480), WVGA (800×480), 640×320, 1024×600, XGA (1024×768), IPSIPS(1280×800);
• матрицами TN или IPS;
• типовой яркостью 150…700 кд/м²;
• интерфейсами RGB, LVDS, Motorola 6800 8/16 бит, Intel 8080 8/16 бит, DSI, SPI;
• опциональным резистивным или емкостным сенсорным экраном;
• опциональной крепежной рамкой;
• опциональной поляризационной пленкой O-Film;
• рабочим температурным диапазоном -20…70°C.

В этом году компания Winstar значительно расширила номенклатуру стандартных TFT-дисплеев (таблица 1). Рассмотрим основные новинки в данном сегменте.

Таблица 1. Характеристики новых стандартных дисплеев Winstar

WF18FTLAADNN0 – 1,77-дюймовый TFT-дисплей с разрешением 128×160 пикселей. Дисплей построен на базе драйвера ST7735S и поддерживает 8/16-битный интерфейс Intel 8080, а также трехпроводной SPI-интерфейс.

WF24HTLAJDNN0 – 2,4-дюймовый дисплей с разрешением 240×320 и портретной ориентацией (рисунок 4). Для управления используется контроллер ILI9341V с поддержкой 8/16-битного интерфейса Intel 8080. Важным достоинством WF24HTLAJDNN0 является высокая яркость 500 кд/м².

WF28ETLAJDNN0 – полноцветный дисплей с диагональю 2,8’’. Дисплей построен на базе контроллера ILI9341V с поддержкой 8/16-битного интерфейса Intel 8080. Отличается высокой яркостью 500 кд/м².

WF35HTLAIDNT0 – 3,5-дюймовый TN-дисплей на базе контроллера ILI9488 (рисунок 4).

WF35UTYAIDNN0 – 3,5-дюймовый IPS-дисплей с разрешением 320×48 и высокой яркостью 600 кд/м² (рисунок 4). Дисплей построен на базе контроллера ILI9488. Данный дисплей отличается широким углом обзора 80° по всем направлениям (лево/право/верх/низ). Диапазон рабочих температур для WF35UTYAIDNN0 составляет -20…70°C, а температура хранения -30…80°C.

Рис. 4. Новые стандартные дисплеи Winstar с малой диагональю

WF40BTYAQMNN0 – 3,97-дюймовый IPS-дисплей с разрешением 480×800. Модель имеет портретную ориентацию (рисунок 5). Для управления используется контроллер JD9161 с последовательным дифференциальным интерфейсом MIPI DSI. Дисплей отличается широким углом обзора 80° по всем направлениям.

WF50DTYA3MNN0 – 5-дюймовый IPS-дисплей на базе контроллера ILI9881C с последовательным дифференциальным интерфейсом MIPI DSI.

WF50DTYA3MNG10 – 5-дюймовый IPS TFT-дисплей. По сравнению с рассмотренным выше WF50DTYA3MNN0 данный дисплей имеет меньшую яркость (200 кд/м²), зато он поставляется с емкостной сенсорной панелью. Благодаря особой технологии оптической склейки сенсорного экрана (Optical Bonding) WF50DTYA3MNG10 обладает рядом преимуществ: повышенной механической прочностью, уменьшенным отражением внешнего света от монитора и отсутствием конденсата между матицей и защитным стеклом. WF50DTYA3MNG10 обладает широким углом обзора 80° по всем направлениям.

WF70WTYAULNN0 – 7-дюймовый IPS-дисплей с повышенным разрешением 800×1280 (рисунок 5). Дисплей построен на базе LVDS-драйвера и поставляется с антибликовым покрытием. Благодаря использованию IPS–матрицы угол обзора для WF70WTYAULNN0 составляет 85°.

Рис. 5. Новые стандартные дисплеи Winstar со средней диагональю

WF101GTAAPLNG0 и WF101GTAAPLNT0 – 10,1-дюймовыйе IPS-дисплеи, использующие LVDS-интерфейс. Отличаются высоким разрешением 1280×800 (рисунок 6). Угол обзора для обеих матриц составляет 85°.

Друг от друга WF101GTAAPLNG0 и WF101GTAAPLNT0 отличаются типом сенсорного экрана. В WF101GTAAPLNG0 применяется емкостной (RCAP) экран, а в WF101GTAAPLNT0 – резистивный (RTP).

Рис. 6. Новые стандартные дисплеи Winstar с большой диагональю

Говоря о стандартных TFT, нельзя не упомянуть о дисплеях серии Y. Дело в том, что большинство из рассмотренных выше дисплеев не совместимо между собой. Они отличаются интерфейсами, типом и положением разъемов. Чтобы перейти от одной модели к другой, придется переделывать пользовательскую плату. Именно по этой причине компания Winstar решила облегчить жизнь разработчикам и выпустила дисплеи серии Y. В них используется RGB-интерфейс и одинаковый разъем с одной и той же распиновкой. В итоге при использовании данной серии поменять дисплей на модель с большей диагональю оказывается гораздо проще.

Дисплеи Y-серии имеют следующие характеристики (таблица 2):

• диагональ 3,5…7’’;
• разрешение 320х240…800х480;
• коммуникационный интерфейс RGB;
• тип разъема: 40 контактный для плоского шлейфа.

Таблица 2. Характеристики дисплеев Y-серии от Winstar

TFT-дисплеи Winstar со встроенной платой управления

Winstar предлагает множество TFT-дисплеев с различными разрешениями, размерами экрана, типами ЖК-контроллера и так далее. К сожалению, стандартные дисплеи (кроме серии Y) не совместимы между собой. В итоге смена дисплея почти всегда приводит к переработке аппаратной части устройства. Кроме того, при использовании стандартных TFT-дисплеев разработчику придется самостоятельно организовывать питание подсветки. Чтобы упростить жизнь потребителям, компания Winstar создала две серии дисплеев – Q и P – со встроенной платой управления (рисунок 7).

Рис. 7. Пример TFT-дисплея со встроенной платой управления

Серия Q – серия высокоинтегрированных TFT-дисплеев, призванных стать альтернативой стандартным дисплеям Winstar. Достоинствами Q-TFT являются:

• наличие у всех моделей хорошо знакомого пользователям ЖК-контроллера SSD1963 – такого же, как и в стандартных TFT производства Winstar. Это позволяет переходить на данные дисплеи с минимальными переработками программной части;
• универсальный 36-контактный разъем для всех версий дисплеев этой серии. Все дисплеи Q-TFT используют универсальный разъем для связи с внешним процессором, независимо от размеров экрана и интерфейса связи. Тот же разъем используется для подключения подсветки и сенсорного экрана;
• поддержка 8- и 16-битных интерфейсов 6800/8080;
• встроенный драйвер светодиодов. Разработчикам не придется использовать внешний дополнительный драйвер, а значит, и при смене размеров экрана переделывать схему не придется;
• наличие версий Q-TFT, которые поддерживают расширенное число цветов – до 16 млн, притом, что в стандартных экранах доступно только 65 тысяч цветов.

Все перечисленные особенности приводят к тому, что разработчик может свободно менять тип дисплея без изменений аппаратной части.

В 2015 году в состав серии входило шесть представителей, теперь их число превысило два десятка (таблица 3):

• с диагоналями 3,5…10,2’’;
• с разрешением QVGA (320×240), (480×272), WVGA (800×480);
• с матрицами TN;
• с типовой яркостью 250…500 кд/м²;
• с опциональным резистивным или емкостным сенсорным экраном;
• с опциональной крепежной рамкой;
• с опциональной поляризационной пленкой O-Film;
• с рабочим температурным диапазоном -20…70°C.

Таблица 3. TFT-дисплеи Q Series

P Series – серия высокоинтегрированных дисплеев, разработанная с той же целью, что и серия Q-TFT. Принципиальное отличие между ними заключается в использовании разных ЖК-контроллеров. В P-TFT применяется RA8875. Кроме того, P-TFT имеет стандартное количество цветов – 65 тыс.

P-TFT и Q-TFT не просто схожи по основным характеристикам, но и имеют аппаратную совместимость. P-TFT использует тот же универсальный 36-контактный разъем и имеет те же габаритные размеры, что и аналоги из Q Series (таблица 4).

Таблица 4. TFT-дисплеи P Series

Для работы с дисплеем необходим внешний управляющий контроллер или процессор. К сожалению, не все контроллеры имеют аппаратную поддержку интерфейсов RGB/LVDS/8080/6800. Для случаев, когда в распоряжении пользователя имеется только RS232 и SPI, компания Winstar предлагает использовать серию дисплеев M Series.

M-серия “Clever System” от Winstar

M Series “Clever System” – серия дисплеев, представляющих собой полноценные интеллектуальные системы. Для управления таким дисплеем подойдет даже очень простой контроллер с UART или SPI.

Модули M Series выполнены в виде печатной платы с установленным на ней TFT-дисплеем (рисунок 8). Они предназначены для быстрого создания визуальных приложений при минимальных требованиях к аппаратной части.

Рис. 8. Внешний вид модулей серии M на примере WF70

Использование M Series дает сразу несколько преимуществ:

• модули содержат встроенный контроллер, который управляет дисплеем, яркостью подсветки, контролирует состояние сенсорного экрана. Дополнительно на плате размещен контроллер PIC24, экранная память ОЗУ и Flash для хранения изображений;
• Winstar предоставляет специальное программное обеспечение, позволяющее максимально упростить настройку модулей;
• модули поддерживают два пользовательских интерфейса (UART/SPI), выход ШИМ, четыре входа для подключения кнопок.

Таким образом, чтобы создать графическое приложение с помощью модуля серии M, потребуется самый скромный контроллер и минимум времени на разработку программной и аппаратной частей.

Если в 2015 году серия состояла из трех изделий (WF35M, WF43M, WF57M), то теперь в нее входят уже десять моделей (таблица 5). Совсем недавно компания Winstar представила два дисплея с рекордной для серии диагональю 7’’.

Таблица 5. Характеристики дисплеев M-серии

WF70M – 7-дюймовые TFT-дисплеи с разрешением 800х480 и яркостью 350 кд/м² для WF70MTIBGDRN0 и 460 кд/м² для WF70MTIBGDRG0. Обе модели могут поставляться с опциональным емкостным экраном.

Чтобы ускорить освоение дисплеев серии M, компания Winstar предлагает использовать интерфейсную плату WWTFT-10# (рисунок 9). С ее помощью дисплеи могут быть подключены к ПК и сконфигурированы в специальной программе.

Рис. 9. Отладочный модуль WWTFT-10# для дисплеев M-серии

TFT-дисплеи с повышенной яркостью

Номенклатура Winstar включает группу дисплеев с повышенной яркостью. Если в базовых моделях яркость составляет 300…700 кд/м², то для дисплеев с повышенной яркостью она достигает 1100 кд/м².

Версии с повышенной яркостью в первую очередь пригодятся для приложений, работающих в условиях яркого солнечного света или плохого освещения: дисплеев пультов операторов ЧПУ, панелей управления промышленным оборудованием и так далее.

Сейчас данная группа дисплеев включает почти два десятка моделей (таблица 6):

• с диагоналями 3,5…10,1’’;
• с разрешением QVGA (320×240), (480×272), WVGA (800×480), 1024×600, WXGA(1280×800);
• с матрицами TN, IPS;
• с типовой яркостью 250…500 кд/м²;
• с опциональным резистивным или емкостным сенсорным экраном;
• с опциональной крепежной рамкой;
• с опциональной поляризационной пленкой O-Film;
• с рабочим температурным диапазоном -20…70°C.

Таблица 6. Характеристики дисплеев Winstar с повышенной яркостью

Монохромные TFT-дисплеи от Winstar

Для приложений с повышенными требованиями к контрасту компания Winstar разработала серию монохромных TFT-дисплеев. Монохромные TFT являются отличной заменой для обычных ЖК. По уровню контраста они близки к STN ЖК, но имеют более привлекательную стоимость.

Дисплеи этой группы построены на базе ЖК-контроллера ST7511, который поддерживает 3- и 4-проводные последовательные и 8-битные параллельные интерфейсы (8080/6800).

Сейчас данная серия насчитывает пять базовых моделей: WF35N, WF57Sx, WF62A (рисунок 10, таблица 7):

• с диагоналями 3,5…6,2’’;
• с разрешением 240х320, 320 x 240, 640х320;
• с типовой яркостью 500…1000 кд/м²;
• с опциональным резистивным или емкостным сенсорным экраном;
• с опциональной крепежной рамкой;
• с рабочим температурным диапазоном -20…70°C и -30…80°C (WF35NTVAJDNN0).

Рис. 10. Монохромные TFT-дисплеи Winstar

Таблица 7. Монохромные TFT Winstar

Ультраширокие TFT-дисплеи Winstar

Большинство дисплеев, представленных на рынке, имеет формат 4:3 или 16:9, однако существуют приложения, в которых оптимальной будет более вытянутая форма экрана. Для таких случаев компания Winstar разработала серию ультрашироких дисплеев.

Сейчас в группу входит почти два десятка моделей (таблица 8):

• с диагоналями 3,9/ 4,6/ 5,2/ 12,3’’;
• с разрешением 480×128, 800×320, 1920х720;
• с матрицами TN и IPS;
• с типовой яркостью 350…1100 кд/м²;
• с опциональным резистивным или емкостным сенсорным экраном;
• с опциональной крепежной рамкой;
• с опциональной поляризационной пленкой O-Film;
• с рабочим температурным диапазоном -20…70°C и -30…85°C (WF123ASWGYLNG0).

Таблица 8. Характеристики ультрашироких TFT-дисплеев Winstar

За последний год семейство ультрашироких дисплеев Winstar пополнилось тремя новыми базовыми моделями (рисунок 11).

Рис. 11. Новые модели ультрашироких TFT-дисплеев от Winstar

WF39ATIASDNT0 – ультраширокий 3,9-дюймовый дисплей с разрешением 480×128 и RGB-интерфейсом. Данная модель снабжена резистивным сенсорным экраном. Углы обзора составляют 50/70/70/70° (верх/низ/право/лево).

WF52ATLASDNT0 – ультраширокий 5,2-дюймовый TFT-дисплей с резистивным сенсорным экраном и RGB-интерфейсом (24-битным).

WF123ASWGYLNG0 – ультраширокий 12,3-дюймовый дисплей с IPS-матрицей. Дисплей комплектуется емкостным сенсорным экраном (PCAP). Благодаря IPS-матрице угол обзора составляет 85° по всем направлениям. На настоящий момент WF123ASWGYLNG0 имеет наибольшую диагональ (12,3’’) и разрешение (1920х720) среди дисплеев данной группы. Яркость у этой матрицы также на высоте – 800 кд/м².

Большим достоинством WF123ASWGYLNG0 является широкий диапазон рабочих температур -30…85°C и температур хранения -40…95°C. Это позволяет использовать данную модель в промышленных и автомобильных приложениях.

В номенклатуре компании Winstar есть и другие модели с широким диапазоном температур.

TFT-дисплеи Winstar с расширенным диапазоном температур

Существует множество приложений, работающих как на улице, так и в помещениях, которые требуют расширенного температурного диапазона, в частности – промышленные и автомобильные. Для этих целей компания Winstar предлагает использовать TFT-дисплеи с расширенным температурным диапазоном.

В настоящий момент к данной группе дисплеев относятся десять моделей (таблица 9):

• с диагоналями 3,5/4,3/5,7/7/8/9/10,2/12,1’’;
• с разрешением 320х240, 480х272, 640х480, 800х480, 1024х600, 1024х768;
• с матрицами TN и VA;
• с типовой яркостью 350…600 кд/м²;
• с рабочим температурным диапазоном -30…80°C и -30…85°C.

Таблица 9. Характеристики TFT-дисплеев с расширенным температурным диапазоном

В этом году семейство пополнилось еще одним представителем – WF43STVAEDNN0 (рисунок 12).

WF43STVAEDNN0 – 4,3-дюймовый TFT-дисплей с 24-битным RGB-интерфейсом и разрешением 480х272. Этот дисплей имеет рекордную для данной группы яркость 600 кд/м². WF43STVAEDNN0 также может похвастаться VA-матрицей с углом обзора 80° во всех направлениях и дополнительным антибликовым покрытием. Диапазон рабочих температур составляет -30…80°C, а температура хранения -40…80°C.

Рис. 12. Внешний вид дисплея WF43STVAEDNN0 с широким диапазоном температур

TFT-дисплеи Winstar с HDMI-интерфейсом

TFT-дисплеи с HDMI-интерфейсом разрабатывались компанией Winstar специально для совместного использования с одноплатными компьютерами Raspberry Pi и другими системами с HDMI.

Сейчас эта группа дисплеев насчитывает пять представителей (таблица 10, рисунок 13) :

• с диагоналями 5/7/10,1’’;
• с разрешением 800х480, 1024х600, 1280х800;
• с матрицами TN и IPS;
• с типовой яркостью 350…750 кд/м²;
• с рабочим температурным диапазоном -0…70°C и -20…70°C.

Рис. 13. TFT-дисплеи Winstar с HDMI-интерфейсом

Таблица 10. Характеристики TFT-дисплеев с HDMI-интерфейсом

WF50BTIFGDHGX – 5-дюймовый дисплей с HDMI-интерфейсом, разрешением WVGA 800×480 и сенсорным экраном.

WF50DTYA3MNN0 – 5-дюймовый дисплей с HDMI-интерфейсом и IPS-матрицей. Разрешение экрана составляет 720×1280. Угол обзора для WF50DTYA3MNN0 составляет 80° во всех направлениях.

WF70GTIFGDHTX – 7-дюймовый дисплей с HDMI-интерфейсом и разрешением 800х480.

WF70BTIFHLHTX – 7-дюймовый дисплей с HDMI-интерфейсом и разрешением 1024×600.

WF101FSAFPLHTX – 10,1-дюймовый дисплей с HDMI-интерфейсом и разрешением 1280×800.

Embedded-решения от Winstar

Опыт разработки устройств с графическим интерфейсом показывает, что сам по себе TFT-дисплей является лишь вершиной айсберга. Самые сложные узлы схемы оказываются скрытыми от глаз пользователя: процессор, память, интерфейсная часть, система питания и другие элементы. Именно на их реализацию уходит огромный объем сил и средств.

Компания Winstar предлагает встраиваемую Embedded-платформу, позволяющую получить готовое решение с графическим интерфейсом при минимальных затратах времени (рисунок 14). Основой платформы является материнская плата (МП) WUAAAA120V0000N0NX00, к которой могут подключаться различные дисплеи (таблица 11). Важно, что при смене дисплея переделывать аппаратную часть не придется. Система поддерживает работу с Android 4.2. Аналогичные встраиваемые системы являются основой огромного числа приложений – от информационной панели в автомобиле до пульта оператора в ЧПУ и панели управления в медицинском оборудовании.

Рис. 14. Embedded-платформа производства Winstar

Таблица 11. Характеристики Embedded-решений от Winstar

Материнская плата WUAAAA120V0000N0NX00 построена на базе двухъядерного процессора iMx6 производства компании NXP (четырехъядерный процессор может устанавливаться по запросу) с рабочей частотой 1 ГГц (таблица 12). На плате размещается значительный объем памяти: до 2 Гбайт DDR3 и 8 Гбайт eMMC NAND Flash.

Таблица 12. Характеристики материнской платы WUAAAA120V0000N0NX00

У Embedded-платформы производства Winstar есть множество очевидных достоинств: скорость создания приложений, возможность безболезненной смены дисплея, поддержка Android 4.2 и так далее. Однако у платформы есть и недостатки, которые характерны и для других аналогичных платформ: жестко заданные габариты, ограниченный набор интерфейсов, напряжение питания 12 В (в большинстве промышленных систем используется 24 В). Таким образом получаем привычную картину: если характеристики материнской платы WUAAAA120V0000N0NX00 удовлетворяют заданным требованиям, то платформа будет отличным выбором, если же в ней чего-то не хватает — то следует поискать другое решение, например, одноплатный компьютер.

Если принято решение использовать одноплатный компьютер или модуль собственной разработки — необходимо ознакомится с интерфейсами, которые предлагает Winstar в своих дисплеях.

Заказные TFT-дисплеи Winstar

Компания Winstar производит огромное количество различных TFT-дисплеев, однако может случиться так, что ни один них не подходит для разрабатываемого устройства. В таких случаях существует возможность напрямую обратиться к Winstar с запросом на создание TFT-дисплея с требуемыми параметрами и особенностями.

Для подачи заявки следует перейти на страницу Custom Design сайта компании и задать основные характеристики:

• тип дисплея. В нашем случае – TFT, но возможна индивидуальная разработка всех типов дисплеев (ЖК-панель, ЖК-модуль, OLED, TFT, Embedded);
• размер диагонали экрана;
• разрешение;
• опции (плата управления, плата питания, сенсорная панель и так далее).

После этого необходимо заполнить данные о себе и отправить заявку.

Интерфейсы и особенности подключения TFT-дисплеев Winstar

В общем случае система с графическим интерфейсом состоит из трех основных функциональных элементов: управляющего микроконтроллера (или процессора), TFT-контроллера, экранной памяти (Frame buffer, GRAM) и самого дисплея с драйвером (рисунок 15).

Рис. 15. Упрощенная структурная схема графической системы

Как было неоднократно сказано выше, интерфейс связи с дисплеем определяется типом используемого TFT-контроллера. TFT-контроллер может быть как внешним, так и встроенным в дисплей. И в том, и в другом случае для взаимодействия с ним чаще всего используются интерфейсы MIPI.

MIPI Alliance (Mobile Industry Processor Interface) – глобальная организация, занимающаяся принятием и продвижением интерфейсов для мобильных устройств. Сейчас к услугам разработчиков предлагается несколько типов интерфейсов для дисплеев: MIPI-DBI, MIPI-DPI, MIPI-DSI.

MIPI-DBI (MIPI display bus interface) – стандарт, описывающий группу интерфейсов для дисплеев со встроенным контроллером. Это один из наиболее ранних стандартов, принятых MIPI, который объединяет три типа интерфейсов: Type A, Type B, Type C.

MIPI-DBI Type A основан на спецификации Motorola 6800. Использует 8-/16-битную параллельную шину данных (рисунок 16).

MIPI-DBI Type B основан на спецификации Intel 8080. Использует 8-/16-битную параллельную шину данных (рисунок 16).

Рис. 16. Структура графической системы со встроенным контроллером с MIPI-DBI Type A и Type B

Интересно, что в современных контроллерах, как правило, есть одновременная поддержка интерфейсов Motorola 6800 и Intel 8080. Ярким примером является контроллеры RA8875 и SSD1963, которые используются в популярных дисплеях Winstar серий Q и P.

MIPI-DBI Type C использует SPI (рисунок 17).

Рис. 17. Структура графической системы со встроенным контроллером с MIPI-DBI Type C

Следует отметить, что интерфейсы MIPI-DBI используются для устройств с небольшим разрешением из-за невысокой пропускной способности. Для дисплеев с большим разрешением применяют интерфейс MIPI-DPI (более известный как RGB-интерфейс).

MIPI-DPI (MIPI display parallel interface) или RGB использует для обмена 16-/18-/24-битную параллельную шину RGB и вспомогательные сигналы синхронизации (HSYNC, VSYNC, EN, LCD_CLK). Это более высокоскоростной и современный интерфейс по сравнению с MIPI-DBI. RGB-интерфейс применяется в дисплеях, у которых нет собственной экранной памяти, а TFT-контроллер является внешним (рисунок 18). В качестве примера можно привести рассмотренные выше дисплеи Winstar: стандартный 3,5-дюймовый дисплей WF35HTLAIDNT0 и 4,3-дюймовый дисплей WF43STVAEDNN0 с расширенным температурным диапазоном.

Рис. 18. Структура графической системы с внешним контроллером с MIPI-DPI

RGB-интерфейс используется для дисплеев как с низким, так и с относительно высоким разрешением. Однако для экранов с максимальным разрешением потребуется дифференциальный интерфейс LVDS или MIPI-DSI.

MIPI-DSI (MIPI display serial interface) – интерфейс, созданный для уменьшения числа сигнальных линий при сохранении высокой скорости передачи данных. Использует несколько дифференциальных линий – MIPI_CLK, MIPI_D0, MIPI_D1 (рисунок 19). MIPI-DSI подразумевает наличие встроенного контроллера и графической памяти. В качестве примеров можно привести 5-дюймовый дисплей WF50DTYA3MNN0 и 4-дюймовый дисплей WF40BTYAQMNN0 из группы стандартных дисплеев Winstar.

Рис. 19. Структура графической системы с MIPI-DSI

LVDS-интерфейс предназначен для дисплеев с максимальным разрешением без встроенного TFT-контроллера и экранной памяти. LVDS использует четыре дифференциальных линии: линии данных RX0+/-, RX1+/-, RX2+/-, RX3+/- и линию тактирования RXC+/- (рисунок 20). В качестве примера можно привести 10,1-дюймовый дисплей WF101GTAAPLNG0 и 7,0-дюймовый дисплей WF70WTYAULNN0. При этом WF101GTAAPLNG0 имеет вспомогательный интерфейс I²C для конфигурации дисплея.

Рис. 20. Структура графической системы с внешним контроллером и LVDS-интерфейсом

Возможности использования дисплеев Winstar совместно с микроконтроллерами STM32

На современном рынке микроконтроллеров своей обширной номенклатурой и рядом семейств с широкими графическими возможностями выделяются продукты компании STMicroelectronics. Благодаря наличию в своем составе современной производительной периферии контроллеры STM32 могут использоваться совместно с практически всеми рассмотренными выше типами TFT-дисплеев.

В зависимости от бюджета проекта, уровня энергопотребления и необходимой сложности отображаемой графики компания ST предлагает целый спектр семейств микроконтроллеров: от малопотребляющих L0 до производительных F4/F7,H7 (таблица 13). Если младшие семейства STM32L0 и STM32F0 могут работать только с SPI-дисплеями c малыми разрешениями, то старшие семейства со встроенным TFT-контроллером, ускорителем графики Chrome-Art, поддержкой DSI и RGB-интерфейсов позволяют создавать графические системы с разрешениями вплоть до 1280×720.

Таблица 13. Поддержка стандартных дисплеев микроконтроллерами STM32

В следующей статье мы планируем подробно коснуться темы совместного использования доступных линеек контроллеров ST для построения графических устройств, глубже рассмотреть различные варианты подключения и дать рекомендации разработчикам по выбору дисплеев.

Заключение

Winstar сохраняет лидирующие позиции на рынке. Компания выпускает широкий спектр различных дисплеев: от TFT IPS до OLED и монохромных ЖК.

В настоящий момент номенклатура TFT-дисплеев Winstar включает более 160 базовых моделей и постоянно расширяется, среди них есть стандартные TFT, Q-TFT и P-TFT со встроенной платой управления, интеллектуальные дисплеи M-TFT (Clever System), TFT с повышенной яркостью, монохромные TFT, ультраширокие TFT, TFT с расширенным температурным диапазоном, TFT с HDMI-интерфейсом, встраиваемые системы (Embedded).

Благодаря такому многообразию разработчики могут подобрать оптимальный TFT-дисплей практически для любого приложения.

Литература

1. Application note LCD-TFT display controller (LTDC) on STM32 MCUs. Rev 2. ST Microelectronics, 2017;.