探索PIXXI-20嵌入式圖形顯示模塊：功能、應(yīng)用與開發(fā)指南

在嵌入式圖形顯示領(lǐng)域，4D Systems推出的PIXXI-20系列嵌入式圖形顯示模塊是一款值得關(guān)注的產(chǎn)品。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品，探討其功能、應(yīng)用場景以及開發(fā)過程中的要點。

文件下載：PIXXILCD-20P2-CTP-CLB.pdf

一、產(chǎn)品概述

PIXXI-20是4D Systems設(shè)計制造的嵌入式圖形顯示模塊，屬于PIXXI LCD系列。它以低總體擁有成本為設(shè)計理念，提供了2.0英寸彩色TFT-LCD緊湊型智能顯示模塊，有非觸摸（pixxiLCD-20P2）和電容觸摸（pixxiLCD-20P2-CTP-CLB）兩種變體。該模塊由可配置的PIXXI28圖形處理器驅(qū)動，具備觸摸檢測、存儲、GPIO、ADC等多種功能，還支持UART和I2C通信，并且與Workshop4 IDE完全兼容。

二、產(chǎn)品特性

1. 顯示性能

• 分辨率：擁有176 x 220的分辨率，RGB 65K TFT屏幕，能夠呈現(xiàn)清晰、鮮艷的圖像。
• 觸摸功能：電容觸摸版本（pixxiLCD-20P2-CTP-CLB）支持觸摸操作，為用戶提供更便捷的交互體驗。
• 亮度與對比度：在5V供電下，pixxiLCD-20P2典型亮度為500 cd/m2，pixxiLCD-20P2-CTP-CLB典型亮度為460 cd/m2，對比度典型值為300:1。

2. 存儲能力

• 內(nèi)存：具備32KB的閃存用于用戶應(yīng)用代碼存儲，14KB的SRAM用于用戶變量存儲。
• 可選存儲：可選擇16MB串行閃存芯片用于多媒體存儲、數(shù)據(jù)文件、字體或額外代碼功能，也可選擇板載推式微型SD存儲卡連接器用于多媒體存儲、數(shù)據(jù)記錄等。

3. 接口功能

• GPIO：有3個通用I/O引腳，其中2個可配置為模擬輸入或I2C接口。
• I2C：主I2C端口，最大支持快速I2C速度，用于連接用戶應(yīng)用設(shè)備。
• UART：異步硬件串行端口，波特率范圍從300到2187500，可用于與主機或從設(shè)備通信，也用于設(shè)備編程。

4. 軟件支持

• 文件系統(tǒng)：支持DOS兼容文件訪問（FAT16格式），可對SD卡進行低級別訪問。
• 軟件開發(fā)工具：免費的綜合軟件開發(fā)工具Workshop4提供拖放式和編碼環(huán)境，可快速進行應(yīng)用開發(fā)，還可升級到Workshop4 PRO獲取更多功能。

5. 其他特性

• 電源：單5.0伏電源（4.0V至5.5V范圍）。
• 尺寸與重量：pixxiLCD-20P2尺寸為37.68 x 51.33 x 5.7 mm，約16克；pixxiLCD-20P2-CTP-CLB尺寸為44.60 x 65.80 x 7.0 mm，約20克。
• 合規(guī)性：符合RoHS、REACH和CE標準，PCB具有UL 94V-0阻燃等級。

三、典型應(yīng)用場景

PIXXI-20模塊具有廣泛的應(yīng)用場景，包括但不限于以下領(lǐng)域：

• 工業(yè)控制：如電梯控制系統(tǒng)、工業(yè)控制和機器人應(yīng)用。
• 商業(yè)設(shè)備：銷售點終端、電子儀表和測量設(shè)備。
• 汽車與導(dǎo)航：汽車系統(tǒng)顯示、GPS/Sat-Nav系統(tǒng)。
• 醫(yī)療設(shè)備：醫(yī)療儀器和應(yīng)用，如心率和血壓監(jiān)測器。
• 智能家居：智能家居自動化顯示面板。
• 消費電子：消費電器設(shè)備、安全和訪問控制面板、空調(diào)控制面板、照明控制面板、自動售貨機面板、電表面板、游戲設(shè)備等。

四、硬件接口

1. 硬件概述

2. 接口詳細說明

• 串行端口（TTL電平串行）：PIXXI-28處理器有一個硬件異步串行端口（COM0），支持全雙工8位數(shù)據(jù)傳輸和接收，數(shù)據(jù)格式為8位、無校驗、1位停止位，波特率范圍從300到2187500。TX引腳輸出3.3V電平，RX引腳5.0V耐壓。
• 通用I/O（GPIO）：有3個GPIO引腳（IO1、IO2、IO3），可單獨設(shè)置為數(shù)字輸入或輸出，默認上電或復(fù)位時為輸入模式。IO1和IO2還可作為模擬輸入引腳，模擬輸入范圍為0至3.3V，最大12位分辨率。
• I2C接口：I2C外設(shè)最高工作頻率為1 MHz，支持標準模式、全速模式和快速模式。PIXXI-20只能作為I2C總線的主設(shè)備，IO1可作為SCL1，IO2可作為SDA1。
• 系統(tǒng)引腳：包括+5V（設(shè)備電源電壓）、+3.3V（設(shè)備輸出電壓）、GND（模塊接地）和RESET（模塊主復(fù)位）。

五、存儲設(shè)備

PIXXI-20顯示模塊有microSD和閃存兩種存儲設(shè)備可供選擇，硬件會根據(jù)是否插入microSD卡自動選擇使用的存儲設(shè)備。當使用uSD卡時，直接插入卡槽；使用閃存時，取出uSD卡。需要注意的是，選擇存儲設(shè)備時要加載正確的PmmC文件（-u用于SD內(nèi)存，-f用于串行閃存內(nèi)存）。

六、顯示特性

1. PIXXI-28處理器

PIXXI-28是一款可配置的圖形控制器，可與多種TFT-LCD和OLED顯示器接口。PIXXI-20嵌入式圖形顯示器采用其3線串行SPI配置，不同變體有相應(yīng)的配置模式。

2. SD/SDHC存儲卡

PIXXI-28處理器支持標準SDHC/SD/microSD存儲卡，最大2GB容量可使用FAT16格式。使用前需將存儲卡格式化為FAT16，可在任何帶有讀卡器的PC系統(tǒng)上進行格式化。此外，還支持大容量HC存儲卡（4GB及以上），其可用容量取決于分區(qū)方式和訪問命令。

3. FAT16文件系統(tǒng)

所有采用4D Systems處理器的顯示器都使用SPI兼容的標準/微型SDHC/SD存儲卡，最大4GB容量可使用FAT16格式。Workshop4中的RMPET工具可幫助用戶輕松對microSD卡進行分區(qū)和格式化。

七、使用注意事項

在使用PIXXI-20模塊時，需要注意以下幾點：

• 避免圖像燒屏：避免長時間顯示同一圖像，可通過定期黑屏、調(diào)暗屏幕或設(shè)置屏幕保護程序來防止燒屏。
• 防潮防水：水分和水可能損壞顯示器，若表面有水分應(yīng)輕輕擦拭或晾干后再使用，在潮濕環(huán)境中使用需使用合適的外殼。
• 清潔屏幕：指紋和油脂容易弄臟屏幕，可用柔軟的無絨布輕輕擦拭。
• 溫度和濕度：高溫和高濕度會影響顯示器性能，存儲時應(yīng)避免此類條件。
• 避免損壞：不要亂動顯示器的柔性電纜和組件，以免影響連接和導(dǎo)致故障。
• 壽命有限：顯示器有有限的壽命，主要取決于背光燈，背光燈中的LED會隨著時間逐漸褪色。

八、硬件工具

1. 4D-UPA編程適配器

4D-UPA編程適配器是對PIXXI-20進行編程、定制和測試的必備硬件工具，通過15路到30路電纜連接到顯示器。它用于更新PmmC和下載編譯后的4DGL代碼到處理器，還可作為與PC通信的接口。

2. 接口板

接口板（gen4-IB）隨每個PIXXI-20顯示模塊提供，用于輔助將串行UART接口連接到其他設(shè)備，如4D Arduino適配板、串行Pi適配板、面包板等。也可直接使用15路FPC將顯示器模塊連接到產(chǎn)品/項目中。

九、軟件開發(fā)

1. 4DGL語言

PIXXI-28處理器由EVE（Extensible Virtual Engine）虛擬引擎驅(qū)動，4DGL（4D Graphics Language）是專門為EVE引擎核心開發(fā)的高級語言，語法結(jié)構(gòu)借鑒了C、Basic、Pascal等流行語言，易于學(xué)習(xí)和理解，適合快速開發(fā)嵌入式圖形應(yīng)用。

2. Workshop4 IDE

Workshop4是一個綜合的軟件IDE，提供了集成的軟件開發(fā)平臺，包括編輯器、編譯器、鏈接器和下載器。它支持多種開發(fā)環(huán)境，以滿足不同用戶的需求和技能水平：

• Designer環(huán)境：可直接編寫4DGL代碼，適合習(xí)慣無GUI輔助開發(fā)或開發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)的用戶。
• ViSi環(huán)境：提供可視化編程體驗，可通過拖放對象生成4DGL代碼，幫助用戶直觀地看到圖形布局效果。
• ViSi-Genie環(huán)境：無需編寫4DGL代碼，通過簡單設(shè)置對象參數(shù)和事件即可自動生成代碼，購買Workshop4 PRO許可證可擴展其功能。
• Serial環(huán)境：可將顯示模塊轉(zhuǎn)換為從串行圖形控制器，用戶可使用主機微控制器通過串行命令控制顯示器。

3. PmmC編程

PIXXI-28處理器的功能通過PmmC（Personality-module-micro-Code）文件進行配置，類似于傳統(tǒng)的固件。PmmC文件包含設(shè)備的低級微代碼信息，可通過Workshop4 IDE或其支持工具進行編程。對于商業(yè)客戶，還提供了批量編程或生產(chǎn)線編程的解決方案。

十、產(chǎn)品規(guī)格與歷史

1. 規(guī)格參數(shù)

• 絕對最大額定值：工作環(huán)境溫度-20°C至70°C，存儲溫度-40°C至85°C，VCC電壓-0.3V至6.0V，任何引腳最大電流15.0mA。
• 推薦工作條件：電源電壓4.0V至5.5V，處理器電壓3.3V，工作溫度-10°C至+60°C等。
• 全局特性：不同版本的電源電流、顯示壽命、CLB顯示硬度等參數(shù)。
• LCD顯示信息：顯示類型為TFT透射式LCD，尺寸2.0英寸對角線，分辨率176x220，亮度、對比度、視角等參數(shù)。

2. 硬件和數(shù)據(jù)手冊修訂歷史

記錄了硬件和數(shù)據(jù)手冊的修訂版本、日期和描述，方便用戶了解產(chǎn)品的改進和更新情況。

總結(jié)

PIXXI-20嵌入式圖形顯示模塊以其豐富的功能、廣泛的應(yīng)用場景和便捷的開發(fā)工具，為電子工程師提供了一個強大的解決方案。在使用過程中，我們需要注意其使用注意事項，合理選擇存儲設(shè)備和開發(fā)環(huán)境，以充分發(fā)揮其性能。你在使用類似的顯示模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。