簡介

現(xiàn)代電子和電器通常通過其設(shè)計(jì)制造質(zhì)量來判斷，其中主要組成部分是圖形界面的美學(xué)和性能［1，2，3］。這一最新趨勢正在影響許多電子和電器制造商在其設(shè)計(jì)中加入圖形顯示。然而，許多工程師在電子應(yīng)用領(lǐng)域擁有專業(yè)知識，不一定是圖形。此外，圖形顯示器的處理器和內(nèi)存要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過非圖形電子產(chǎn)品。Microchip通過一套具有集成圖形功能的MCU和MPU以及為標(biāo)準(zhǔn)甚至自定義顯示器提供拖放代碼生成的開發(fā)工具解決了這些挑戰(zhàn)。

本文詳細(xì)介紹了電子圖形顯示器的幾個關(guān)鍵趨勢，以及這些趨勢如何影響嵌入式設(shè)計(jì)人員/開發(fā)人員面臨的設(shè)計(jì)考慮因素和挑戰(zhàn)。本文還介紹了具有集成圖形功能的精選MCU，以及具有獨(dú)特圖形顯示功能的強(qiáng)大軟件設(shè)計(jì)工具生態(tài)系統(tǒng)，如何幫助降低開發(fā)現(xiàn)代圖形顯示的學(xué)習(xí)曲線和復(fù)雜性。

新的圖形應(yīng)用帶來嵌入式開發(fā)困境

世界各地的電子用戶現(xiàn)在都熟悉甚至期待家庭中電子設(shè)備甚至工業(yè)電子產(chǎn)品的高質(zhì)量圖形界面。這是一個持續(xù)的趨勢，可能受到無處不在的高質(zhì)量智能手機(jī)圖形和觸摸界面的影響。現(xiàn)在，圖形界面很少見的市場正在蓬勃發(fā)展，即使是低端或入門級電子產(chǎn)品中的診斷、控制和編程顯示界面也是如此。高端電子產(chǎn)品幾乎有望具有無縫圖形和界面功能，圖形顯示的性能和美觀現(xiàn)在已成為幾乎所有電子產(chǎn)品的主要競爭因素。

“當(dāng)今客戶的期望是擁有一個高性能的圖形人機(jī)界面，”MicrochipMCU32產(chǎn)品營銷經(jīng)理Kurt Parker分享道。“客戶希望看到具有響應(yīng)式電容觸摸的更高分辨率的屏幕，并且基本上能夠像使用智能手機(jī)一樣使用它。OEM 將圖形和觸摸功能與智能手機(jī)功能相匹配的效果越好，他們就越能實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)品利潤并增加銷售額。提供良好的圖形設(shè)計(jì)是一個挑戰(zhàn)，但也有明顯的好處。

然而，將圖形顯示器集成到新平臺中給可能不熟悉這種復(fù)雜圖形電子設(shè)備的專業(yè)人士帶來了設(shè)計(jì)和開發(fā)挑戰(zhàn)。此外，圖形顯示/界面的整合還需要額外的電子設(shè)備和MCU功能。根據(jù)圖形的復(fù)雜性，設(shè)備可能需要功能更強(qiáng)大的MCU，具有額外的存儲器，外部圖形加速器，外部高速總線路由，多層PCB，額外的屏蔽，更大的電源和相關(guān)外部無源元件。隨著存儲器價格的波動，有效地規(guī)劃需要外部存儲器的設(shè)備的產(chǎn)品價格和生產(chǎn)成本是一個新的行業(yè)趨勢。e 挑戰(zhàn)。

此外，與開發(fā)必要的設(shè)備功能相比，創(chuàng)建圖形對象、庫和建立軟件工具鏈需要一組單獨(dú)的專業(yè)知識和知識。通常，無論是新的圖形開發(fā)人員職位還是昂貴的競爭對手，都是必要的，以幫助陷入困境的嵌入式開發(fā)人員滿足項(xiàng)目截止日期并克服使用圖形顯示器的學(xué)習(xí)曲線。

MCU中的集成顯卡如何應(yīng)對圖形挑戰(zhàn) Microchip工程師通過幾個最新的MCU系列解決了其中的許多挑戰(zhàn)

。許多Microchip 16位和32位MCU包括集成圖形顯示硬件，例如大型集成閃存、大型集成DRAM、各種圖形加速器和其他圖形支持功能。現(xiàn)代圖形顯示所需的大量內(nèi)存必須足夠大，以容納屏幕的每個像素（當(dāng)包括疊加和透明等顯示功能時，通常要大得多），并允許快速讀/寫周期。DDR2 是驅(qū)動消費(fèi)、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用顯示器的理想存儲器，并集成到多個 Microchip MCU 系列中。

使用具有完全集成的圖形子系統(tǒng)（由顯示控制器組成）的 16 位 MCU 允許嵌入式設(shè)計(jì)直接驅(qū)動顯示器，而無需外部組件、高速總線或隨后的額外 PCB 層和屏蔽，以將高速數(shù)字顯示信號與敏感的模擬電子器件分開（參見 PIC24F DA 系列 的單片機(jī)）。此外，Microchip高度集成的32位MCU解決方案可以驅(qū)動各種顯示器，包括各種LCD（RGB，STN / CSTN，TFT和一些OLED）。高端MCU還可能包括大量存儲器，以包含更大和更多的集成幀緩沖器，以驅(qū)動更高分辨率和更復(fù)雜的圖形功能（參見PIC32MZ EF系列MCU）。此外，一些Microchip MCU還配備了完全集成的高性能2D GPU和附加功能，例如靈活的定時配置，以簡化定制顯示器的使用（參見PIC32MZ DA系列MCU。 對于高端圖形顯示器，無論是高速還是高分辨率，可能需要32位MPU。

這些Microchip MPU配備了用于高性能存儲器的外部存儲器接口，例如LPDDR，DDR2，LPDDR2，DDR3，LPDDR3 / DDR3L和NAND（參見SAMA5 Arm? Cortex-A5? MPU系列）。深度集成、多樣化的外設(shè)和用戶界面功能使其能夠與控制面板、服務(wù)點(diǎn) （POS） 終端和高分辨率/便攜式消費(fèi)類設(shè)備一起使用。

圖形和可視化開發(fā)工具加速嵌入式圖形開發(fā)

為了充分利用高級硬件功能，開發(fā)人員通常需要高水平的嵌入式圖形編程技能并熟悉一系列設(shè)備。否則，通常會有一個陡峭的學(xué)習(xí)曲線，涉及數(shù)小時的試錯故障排除。其中一些工作致力于制定可靠的軟件工具鏈和圖形資源，以最大限度地減少數(shù)字。r 的錯誤并提供有見地的調(diào)試。為了更好地為使用嵌入式圖形的設(shè)計(jì)人員和開發(fā)人員提供服務(wù)，Microchip提供了幾種功能強(qiáng)大的軟件工具，其中包括許多面向嵌入式圖形的功能，多功能硬件開發(fā)工具，甚至培訓(xùn)，以幫助新手圖形開發(fā)人員快速上手。

在眾多嵌入式圖形硬件開發(fā)工具中，有入門套件、開發(fā)板、圖形顯示原型板、LCD 控制器板、顯示模塊和與其他 Microchip 開發(fā)板兼容的模塊化擴(kuò)展板。其中許多硬件工具使開發(fā)人員能夠立即開始使用Microchip具有增強(qiáng)圖形功能和外設(shè)的領(lǐng)先MCU系列開發(fā)圖形應(yīng)用程序。例如，PIC32MZ 嵌入式圖形入門套件 （DM320008-C） 是帶有外部 DRAM 和可選加密版本的圖形入門套件，可幫助利用 PIC32MZ DA MCU 系列測試和開發(fā)圖形應(yīng)用。

這些硬件工具還與Microchip的旗艦軟件開發(fā)工具MPLAB X集成開發(fā)環(huán)境（IDE）和MPLAB Harmony兼容，以及拖放“所見即所得”（WYSIWYG）視覺設(shè)計(jì)工具M(jìn)icrochip MPLAB? Harmony Graphics Composer（MHGC）。 。圖形編輯器被設(shè)計(jì)為MPLAB Harmony配置器的完全集成組件，使開發(fā)人員能夠在幾分鐘內(nèi)從想法變?yōu)楣ぷ黠@示原型。MHGC 工具可以通過生成與作曲家中組裝的圖形和交互的拖放配置完全匹配的代碼來做到這一點(diǎn)。還有一個新的顯示管理器插件，有助于加速M(fèi)PLAB Harmony不支持的非標(biāo)準(zhǔn)顯示器的原型設(shè)計(jì)，這進(jìn)一步使作曲家與幾乎任何顯示分辨率和方向兼容。MHGC工具還有幾個關(guān)鍵功能，例如事件管理器，資源分配監(jiān)視器，第三方庫集成以及圖像，字體和字符串資源管理器。這些功能相結(jié)合，可作為熟練圖形開發(fā)人員的加速工具，并降低新手圖形開發(fā)人員的進(jìn)入門檻。

除了軟件工具，Microchip還提供各種專業(yè)開發(fā)的軟件庫和代碼示例，可供開發(fā)人員免費(fèi)使用。開發(fā)人員不必嘗試合并外部圖形庫和代碼，只需找到他們正在開發(fā)的MCU系列和應(yīng)用程序的相關(guān)軟件庫，并從代碼示例中學(xué)習(xí)或重用代碼示例，這些代碼示例可以完成嵌入式圖形開發(fā)的大部分繁重工作。此外，Microchip還與圖形硬件和工具的關(guān)鍵供應(yīng)商合作，這使得查找兼容的GUI工具，開發(fā)板，圖形設(shè)計(jì)模塊以及原型數(shù)量的圖形和顯示組件比狩獵和啄食方法容易得多。

對于那些需要快速克服嵌入式圖形學(xué)習(xí)曲線的專業(yè)開發(fā)人員，Microchip還提供多種技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)，包括現(xiàn)場技術(shù)培訓(xùn)。瞄準(zhǔn)、Microchip 直播、MASTERs 會議、現(xiàn)場培訓(xùn)以及有關(guān)的開發(fā)人員幫助部分，其中有大量的開發(fā)教程和開發(fā)問題的關(guān)鍵提示。Microchip的許多專業(yè)發(fā)展和培訓(xùn)服務(wù)在世界各地都有提供，對于需要培訓(xùn)的團(tuán)隊(duì)，Microchip的技術(shù)培訓(xùn)工程師可以為組織制定定制的議程和現(xiàn)場培訓(xùn)計(jì)劃。

結(jié)論

許多現(xiàn)代電子市場已經(jīng)飽和圖形顯示技術(shù)和先進(jìn)的用戶界面。帶有黑白LCD屏幕的按鈕界面對現(xiàn)代消費(fèi)者和客戶來說已經(jīng)足夠的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。智能手機(jī)和平板電腦的出現(xiàn)和采用推動了消費(fèi)者對電子產(chǎn)品的期望，即具有高分辨率和無縫操作的顯示器，通常甚至對于以前僅使用簡單傳統(tǒng)接口的電子產(chǎn)品也是如此。突然需要整合高質(zhì)量的顯示器給許多突然進(jìn)入嵌入式圖形領(lǐng)域的 OEM、設(shè)計(jì)師和開發(fā)人員帶來了挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，Microchip提供了大量硬件、軟件、第三方和培訓(xùn)解決方案，幫助開發(fā)人員快速跟上現(xiàn)代嵌入式圖形的步伐，并加快圖形電子設(shè)備的上市時間。

審核編輯：郭婷