具有成本效益的MCU面臨獨(dú)特的挑戰(zhàn)

ST發(fā)布的TouchGFX 4.15，它可以在低功耗微控制器上實(shí)現(xiàn)更豐富的 UI。還推出了首款 2.2 英寸 SPI 顯示 Nucleo 擴(kuò)展板X-NUCLEO-GFX01M1。最終，這兩種解決方案都將允許工程師設(shè)想一個(gè)材料清單 （BOM） 約為 5 美元的系統(tǒng)。因此，它代表了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，可以提供一種與具有成本效益的產(chǎn)品進(jìn)行交互的新方式。此外，我們提供了一個(gè)擴(kuò)展包，可將新的顯示板與NUCLEO-G071RB 一起使用立即基地。此外，使用 TouchGFX Designer 的開發(fā)人員可以通過(guò)簡(jiǎn)單的拖放操作訪問(wèn)預(yù)編譯的演示應(yīng)用程序。TouchGFX 可供下載，X-NUCLEO-GFX01M1 可在分銷商或 ST.com 網(wǎng)站上購(gòu)買。

要有光……和圖形

業(yè)界繼續(xù)見(jiàn)證嵌入式系統(tǒng)上圖形界面的日益普及。這是我們?cè)诒臼兰o(jì)初提到的趨勢(shì)之一。我們?cè)?ST 博客上介紹的每個(gè)版本的 TouchGFX 都帶來(lái)了CacheableContainers或Optimized Texture Mapper等基礎(chǔ)功能。每次框架更新都幫助 ST 合作伙伴在通常沒(méi)有的產(chǎn)品上運(yùn)行新的和更豐富的界面。

在嵌入式系統(tǒng)上啟用 UI 仍有很多工作要做，而具有成本效益的 MCU 也面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)。當(dāng)經(jīng)理們?cè)噲D降低成本時(shí)，要求使用顯示器是很困難的。設(shè)計(jì)人員知道 GUI 可以極大地改善用戶體驗(yàn)。系統(tǒng)可以顯示有意義的消息，而不是晦澀的錯(cuò)誤代碼。同樣，加載條或動(dòng)畫可以更好地顯示正在發(fā)生的事情，甚至可以吸引新用戶。然而，當(dāng)一家公司想要優(yōu)先考慮具有成本效益的 MCU 時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以做些什么呢？X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15 提供了獨(dú)特的答案。

X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15，物料清單為 5 美元

2.2英寸顯示屏

在許多嵌入式設(shè)計(jì)中，顯示器是單個(gè)最昂貴的組件。盡管如此，許多人都明白，在嘗試改善用戶體驗(yàn)時(shí)，它也不是奢侈品，而是必需品。即使是簡(jiǎn)單的 2 英寸顯示屏也能創(chuàng)造奇跡。此外，由于小屏幕尺寸意味著幾乎總是不需要觸摸層，因此顯示器的成本是合理的。實(shí)際上，表面不足以提供令人滿意的觸摸界面。然而，以合適的價(jià)格采購(gòu)合適的設(shè)備絕非易事。簡(jiǎn)而言之，以 5 美元或更少的 BoM 告終是一件令人頭疼的事情。

ST 針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決方案是推出 X-NUCLEO-GFX01M1。在 BOM 中，擴(kuò)展板的 2.2 英寸 QVGA （320 x 240）顯示器大約需要 3 美元到 3 美元半。因此，大多數(shù)使用這種顯示器的嵌入式系統(tǒng)的總 BOM 約為 5 美元。我們的數(shù)字包括 MCU、外部閃存和兩層 PCB 等。里程數(shù)將根據(jù) Flash 的數(shù)量、MCU 等而有所不同。盡管如此，工程師們可以開始使用 X-NUCLEO-GFX01M1，因?yàn)樗麄冎来蠹s 5 美元的 BOM 是觸手可及的。

X-NUCLEO-GFX01M1 的第一步

為了幫助工程師試驗(yàn) X-NUCLEO-GFX01M1 顯示板，我們還推出了一個(gè)軟件擴(kuò)展包。它將包含 NUCLEO-G071RB 板的驅(qū)動(dòng)程序和簡(jiǎn)單的“Hello World”示例。X-CUBE-DISPLAY解決方案與 STM32Cube 生態(tài)系統(tǒng)的最新更新兼容。然后，開發(fā)人員可以在將驅(qū)動(dòng)程序或應(yīng)用程序移植到另一個(gè) STM32 MCU 時(shí)研究我們的實(shí)現(xiàn)。此外，TouchGFX Designer 可以為經(jīng)濟(jì)高效的 STM32G017 Nucleo 板和 X-CUBE-DISPLAY 運(yùn)行三個(gè)演示。這些應(yīng)用程序作為完整的源項(xiàng)目提供，并在開發(fā)人員實(shí)施他們的解決方案時(shí)為他們提供幫助。使用STM32G071的應(yīng)用模板時(shí)，這些演示也可以快速啟動(dòng)原型和 X-NUCLEO-GFX01M1 顯示器。

SPI閃存

另一個(gè)傾向于增加材料清單的組件是外部?jī)?nèi)存映射閃存。根據(jù)圖形界面，某些資產(chǎn)可能不適合嵌入式內(nèi)存。QSPI 閃存因其速度而在此類設(shè)計(jì)中是傳統(tǒng)的。然而，任何致力于成本效益解決方案的工程師都知道 QSPI 閃存也非常昂貴。因此，在優(yōu)先考慮成本時(shí)，此類外部模塊通常是不可能的。TouchGFX 4.15 通過(guò)允許使用廉價(jià)的未映射 SPI 閃存來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。內(nèi)存可以存儲(chǔ)圖形和字體，從而打開了多語(yǔ)言界面的大門。它還允許工程師將其 BOM 保持在令人夢(mèng)寐以求的 5 美元范圍內(nèi)。

X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15 在低功耗 MCU 上實(shí)現(xiàn)更高性能

優(yōu)化的部分幀緩沖

開發(fā)人員面臨的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)是在較小的 MCU 上運(yùn)行接口的能力。例如，為依賴 Cortex-M0+ 內(nèi)核的系統(tǒng)創(chuàng)建 GUI 可能會(huì)很棘手。不幸的是，這通常也意味著 RAM 和 Flash 很小。傳統(tǒng)上，最小的圖形界面需要大約 200 KB 的幀緩沖區(qū)。然而，當(dāng)像 STM32G071 這樣的微控制器只有 36 KB 的 RAM 時(shí)，這可能是一個(gè)真正的問(wèn)題。TouchGFX 4.15 通過(guò)高度優(yōu)化的部分幀緩沖解決了這個(gè)問(wèn)題。該功能非常高效，可以將幀緩沖區(qū)的大小保持在 6 KB?？紤]到框架的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，一個(gè)入門級(jí) UI 總共只需要 16 KB 的 RAM 即可運(yùn)行。

部分幀緩沖功能首次出現(xiàn)在 TouchGFX 4.12 中。它的工作原理是僅存儲(chǔ)系統(tǒng)將更新的屏幕部分。該技術(shù)在時(shí)鐘、加載條或圖表等短動(dòng)畫上表現(xiàn)得更加出色。自從引入部分幀緩沖以來(lái)，TouchGFX 進(jìn)行了重大優(yōu)化以減少內(nèi)存需求。因此，TouchGFX 4.15 具有象征意義，因?yàn)樗沂玖宋覀兌嗄昱Φ墓δ艿娜繚摿?。我們還推出了智能部分屏幕更新。該功能補(bǔ)充了部分幀緩沖以優(yōu)化屏幕上的更新順序。該過(guò)程節(jié)省了資源，從而允許在同一時(shí)期進(jìn)行更多更新。

ST 更新了 TouchGFX 文檔，以幫助開發(fā)具有成本效益的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員：

使用部分幀緩沖區(qū)

STM32G071 和 X-NUCLEO-GFX01M1 上的 TouchGFX 開發(fā)

使用串行閃存

未映射的 Flash 中的字體

動(dòng)畫和小部件

開發(fā)人員現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是利用部分幀緩沖。實(shí)際上，它要求團(tuán)隊(duì)考慮最適合此功能的動(dòng)畫類型。例如，傳統(tǒng)的滑入式過(guò)渡需要整個(gè)屏幕刷新。然而，一些擦除動(dòng)畫更有效，并且在小幀緩沖區(qū)的限制下仍然令人印象深刻。我們更新了 TouchGFX Designer 以幫助工程師利用擦除動(dòng)畫。我們還添加了一個(gè)圖形小部件以更好地顯示順序數(shù)據(jù)或調(diào)整顏色和布局。因此，開始為低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)建 UI 變得更加容易。

審核編輯：郭婷