Compact intelligent draaiknopdisplay

Voor embedded toepassingen

De TSS013004A-AD is een compacte, geïntegreerde displaymodule die een grafisch kleurenscherm combineert met een fysieke draaiknop. De module is ontworpen voor toepassingen waarbij een intuïtieve bediening, een overzichtelijke gebruikersinterface en een compacte inbouwvorm belangrijk zijn.

Dat de kwaliteit van een gebruikersinterface sterk bepaalt of een apparaat gemakkelijk te bedienen is, hoeven we hier niet nader uit te leggen. We weten immers allemaal dat hoe intuïtiever een apparaat te bedienen is, hoe meer het door de gebruikers gewaardeerd wordt. Met de draaiknop annex display van TSD (Team Source Display) is een GUI te maken die er heel simpel uitziet, maar die enorm veel mogelijkheden in zich herbergt. Dit ronde 1,3-inch IPS-display met een resolutie van 240 × 240 pixels en een STM32C091-microcontroller biedt doordat het meteen een draaiknop is om functies te selecteren en waardes in te voeren, eigenlijk alle mogelijkheden om een uitgebreid bedieningspaneel te vervangen. Hiermee is deze GUI in te zetten voor onder andere smart home-systemen, huishoudelijke apparaten, industriële besturingen en bedieningspanelen.

Dankzij de geïntegreerde encoder kan de gebruiker door menu’s navigeren, instellingen aanpassen en functies selecteren door te draaien en te drukken. Daarbij verloopt de communicatie met een externe besturing via een UART-interface. Tabel 1 toont alle belangrijke technische specificaties van de unit.

Wat is de TSS013004A-AD?

De TSS013004A-AD is zoals gezegd een rond TFT-kleurendisplay met geïntegreerde draaiknopbediening (afbeelding 1). De module is gebaseerd op een STM32C091-microcontroller met een 32-bit Arm Cortex-M0+-kern. Het bijzondere aan deze oplossing is dat het display, de elektronische besturing en de encoder in één geïntegreerde module zijn samengebracht. Hierdoor hoeft een ontwikkelaar niet zelf een afzonderlijk display, een draaiknop en de bijbehorende besturingselektronica te combineren.

De module is te leveren met een adapterprint die de aansluiting en het testen vereenvoudigt. De toevoeging van een USB-naar-UART-interface maakt het mogelijk om de module via een pc te testen en seriële communicatie te onderzoeken (afbeelding 2).

Toepassingen

Een belangrijke toepassingscategorie is de bediening van slimme huishoudelijke apparaten. Denk bijvoorbeeld aan:

• Koffiemachines: selecteren van koffiesoorten, aanpassen van de temperatuur en instellen van de koffiesterkte.
• Wasmachines: kiezen van wasprogramma’s, instellen van de temperatuur en aanpassen van de centrifugesnelheid.
• Slimme thermostaten: instellen van de gewenste kamertemperatuur en selecteren van bedrijfsmodi.
• Airconditioning: aanpassen van de temperatuur, ventilatorsnelheid en bedrijfsinstellingen.
• Slimme toiletten: bedienen van verschillende functies via een compact bedieningspaneel.

Het ronde display kan informatie zoals temperaturen, symbolen, menu’s en statusmeldingen overzichtelijk weergeven. Hierdoor is in feite elke GUI te maken.

Ook in industriële toepassingen kan de module worden gebruikt als lokaal bedieningspaneel. Een operator kan bijvoorbeeld een parameter selecteren, een waarde aanpassen en deze bevestigen door de draaiknop in te drukken. Mogelijke toepassingen zijn:

• Instellen van machineparameters.
• Selecteren van bedrijfsmodi.
• Aanpassen van toerentallen of temperaturen.
• Weergeven van systeemstatussen.
• Bedienen van compacte meet- en regelsystemen.

TSD noemt ook centrale bedieningssystemen in auto’s. De compacte vorm en de fysieke bediening kunnen aantrekkelijk zijn voor systemen waarin een overzichtelijke gebruikersinterface nodig is (afbeelding 3). De geschiktheid voor een specifieke toepassing hangt onder meer af van de omgevingscondities, de vereiste betrouwbaarheid en de beschikbare inbouwruimte.

Programmeer

Het programmeren van de TSS013004A-AD bestaat in de praktijk uit twee onderdelen: het ontwikkelen van de gebruikersinterface op het display en het realiseren van de communicatie met de externe besturing.

De module is gebaseerd op een STM32C091-microcontroller en ondersteunt aanpassing van de gebruikersinterface en verdere ontwikkeling met TouchGFX. Dit is een gratis C++ grafisch softwareframework van STMicroelectronics waarmee je geavanceerde en vloeiende gebruikersinterfaces ontwikkelt voor embedded apparaten met een STM32-microcontroller.

Het softwarepakket bestaat uit drie hoofdonderdelen, namelijk:

• TouchGFX Designer: Dit is een visuele drag-and-drop PC-tool waarmee u de lay-out en animaties ontwerpt, inclusief een ingebouwde simulator om uw ontwerp direct te testen.
• TouchGFX Generator: Een plug-in voor STM32CubeMX die automatisch de abstractielaag (AL) genereert om de software naadloos te laten communiceren met uw specifieke hardware.
• TouchGFX Engine: Het daadwerkelijke C++ framework dat op de microcontroller draait en zorgt voor het efficiënt afhandelen van schermupdates, gebruikersinvoer en logica met een minimale CPU-belasting.

Voor de eerste tests kan de meegeleverde adapterprint worden gebruikt. Dit is een USB-naar-UART-interface die het mogelijk maakt om de module met een pc te verbinden en de seriële communicatie te testen (afbeelding 2).

De gebruikersinterface ontwerpen

Een belangrijk onderdeel van de softwareontwikkeling is het ontwerpen van de grafische gebruikersinterface. Voor een thermostaat kan het hoofdscherm bijvoorbeeld bestaan uit de actuele temperatuur, de ingestelde doeltemperatuur, een symbool voor de bedrijfsmodus en een statusindicatie via de RGB-verlichtingsring. De draaiknop kan vervolgens worden gebruikt om door menu’s te navigeren en waarden aan te passen.

Bij het ontwerpen van de interface is het belangrijk om rekening te houden met de beperkte schermgrootte van 240 × 240 pixels. Grote cijfers, duidelijke symbolen en een overzichtelijke menustructuur zorgen ervoor dat informatie gemakkelijk afleesbaar blijft.

De draaiknop

De draaiknop ondersteunt twee basisacties, namelijk draaien en indrukken. In een typische toepassing wordt het draaien gebruikt om een waarde te verhogen of te verlagen. Het indrukken kan worden gebruikt om een keuze te bevestigen of een menu te openen.

De UART-interface kan worden ingezet om gegevens uit te wisselen met een externe microcontroller of een ander besturingssysteem. Zo kan bij een thermostaatapplicatie niet alleen de gewenste temperatuur ingevoerd worden, maar kan ook de bereikte temperatuur weergegeven worden.

Doordat de unit vrij programmeerbaar is, hoeft u zich bij het toepassen niet te beperken tot één enkele functie. Vrij gemakkelijk is een complete menustructuur op te zetten zodat de knop in een ‘slim huis’ naast het instellen van de temperatuur ook gebruikt kan worden voor alle andere denkbare functies.

Snel van start

De TSS013004A-AD is de allernieuwste draaiknop met display van TSD. Doordat hij leverbaar is met een interfaceboard kunt u zeer snel de eerste stappen zetten om de knop te programmeren en geschikt te maken voor uw applicatie. De software van STMicroelectronics maakt het u daarbij heel gemakkelijk. Op internet is het nodige te vinden over het toepassen van de software plus voorbeelden hoe u de knop kunt programmeren.