Ontwerpen van grafische bedieningsinterfaces

Implementatie van MCU's die controllers voor grafische uitleesvensters combineren met ondersteuning voor capacitief bedienen, aanraakschermen en USB-periferie

Bedieningspanelen voor ingebedde systemen maken een snelle ontwikkeling door omdat de kosten voor het fabriceren van modieuze en elegante bedieningsinterfaces steeds verder dalen. Bepaalde toepassingen zijn al voorzien van aanrakingsgevoelige elementen, zoals knoppen, schuifregelaars, aanraakschermen en haptische terugkoppeling met veelkleurige grafische uitleesvensters. Hierbij wordt gebruik gemaakt van moderne microcontrollers (MCU’s) met geïntegreerde controllers voor grafische uitleesvensters en omringende elektronica voor het implementeren van capacitief aanraken, controllers voor aanraakschermen en USB en dat allemaal op een enkele chip.

De nieuwe MCU’s beloven een combinatie van lagere systeemkosten met een bredere reeks opties voor een hogere systeemintegratie. Alhoewel ze ontwerpers in staat stellen om de kosten van de systeemhardware, de productiekosten en de voorraden te verlagen, kan de toenemende complexiteit bij het ontwikkelen van de software de introductie van een product op de markt vertragen. Tevens vergen aanrakingsgevoelige- en andere bedieningsfuncties op een enkele MCU een robuuste en betrouwbare integratie.
Laten we eerst eens kijken naar de oorsprong van deze zaken. Neem bijvoorbeeld capacitief bedienen. Toen de capacitief-gevoelige knoppen voor het eerst werden geïntroduceerd, kwamen ontwerpers er al snel achter dat ze niet zo eenvoudig konden worden geïmplementeerd als traditionele drukknoppen. Aanrakingsgevoelige knoppen moeten op dezelfde manier worden behandeld als analoge sensoren. Uitgestraalde ruis, of ruis die wordt doorgegeven uit bronnen uit de omgeving, zoals huishoudelijke apparatuur, compacte fluorescentielampen, voedingen, draagbare telefoons en motoren vraagt om een zorgvuldige benadering. Voor het realiseren van betrouwbaar reagerende knoppen dienen softwaretechnieken als vensterdetectie, filteren, ontdenderen en stijgtijdfilters te worden geïmplementeerd. Bovendien moet worden gezorgd voor een goede layout voor de signaalverwerking. Ook het verversen van een gesegmenteerd of grafisch LCD is noodzakelijk, zodra de invoer van een gebruiker is ontvangen en ook dat moet aan deze bedieningsinterface worden toegevoegd. Het afbeelden van grafische informatie, zoals geometrische vormen of tekst op een uitleesvenster, zoals een TFT of OLED, vergt historisch gezien de nodige processorbandbreedte. Kijk ook eens naar bedieningsinterfaces met aanrakingsgevoelige scherminvoer als aanvulling op het grafische uitleesvenster en de aanrakingsgevoelige knoppen, zoals bij de thermostaat van figuur 1. Tenslotte zal een communicatie-interface, zoals USB, vaak noodzakelijk zijn.
De uitdaging is dus om real-time verwerking van de gebruikersinvoer, afgeleid van aanrakingsgevoelige knoppen, een aanrakingsgevoelig scherm en USB-datacommunicatie mogelijk te maken, naast het verversen van het uitleesvenster. De oplossing omvat dus twee categorieën die het hart vormen van de onderliggende hardware en software.

Voor het complete artikel klikt u hier

www.microchip.com