RVT50HQSNWC01-B – 5-calowy wyświetlacz firmy Riverdi z STM32

W kompaktowych panelach operatorskich maszyn, urządzeniach pomiarowych i sterownikach automatyki budynkowej ekran umożliwia monitorowanie parametrów pracy, zmianę ustawień i odczytywanie komunikatów. Przykładem rozwiązania do takich zastosowań jest RVT50HQSNWC01-B firmy Riverdi – 5-calowy moduł LCD-TFT z pojemnościowym panelem dotykowym i płytą sterującą wyposażoną w mikrokontroler STM32U5. Moduł może pełnić funkcję interfejsu HMI, odpowiadając za prezentację danych, obsługę interakcji z użytkownikiem oraz komunikację z pozostałymi układami urządzenia.

Model należy do serii STM32 Embedded Displays. Na jego płytce znajdują się również pamięć i złącza do komunikacji z pozostałymi elementami urządzenia. Program obsługujący ekran działa bezpośrednio na wbudowanym mikrokontrolerze. Projektant otrzymuje więc połączony z elektroniką ekran, dla którego może przygotować własny interfejs i funkcje obsługi urządzenia.

W artykule przedstawiamy najważniejsze parametry modułu oraz wyjaśniamy, jak wbudowany mikrokontroler STM32 i narzędzia TouchGFX ułatwiają projektowanie interfejsu użytkownika.

Model RVT50HQSNWC01-B od Riverdi należy do grupy inteligentnych wyświetlaczy, które zgodnie z klasyfikacją przyjętą w Unisystemie zaliczylibyśmy do poziomu inteligencji aplikacyjnej. Oznacza to, że może samodzielnie uruchamiać GUI, obsługiwać zdarzenia dotykowe i realizować część logiki aplikacji, a także komunikować się z pozostałymi układami urządzenia. Nie wszystkie inteligentne wyświetlacze oferują jednak taki sam zakres funkcjonalności. Prostsze rozwiązania z wyspecjalizowanym kontrolerem graficznym reprezentują inteligencję interfejsu użytkownika, natomiast bardziej rozbudowane platformy HMI, umożliwiające lokalne wykonywanie zadań AI – inteligencję obliczeniową. Różnice między tymi trzema poziomami, ich możliwości oraz zastosowania omawiamy szerzej w artykule „Trzy poziomy inteligencji w wyświetlaczach – który wybrać do projektu?”.

Rozdzielczość, obszar aktywny i kąty obserwacji

5-calowy RVT50HQSNWC01-B oferuje rozdzielczość 800 × 480 px, proporcje 5:3 i obszar aktywny 108,00 × 64,80 mm. Taki format pozwala zastosować ekran w kompaktowych panelach, w których dostępna przestrzeń na froncie urządzenia jest ograniczona.

Przy projektowaniu interfejsu istotne pozostaje odpowiednie rozmieszczenie informacji i pól dotykowych. Najczęściej używane funkcje powinny być łatwo dostępne, a wielkość tekstu i przycisków dopasowana do odległości, z jakiej obsługiwane jest urządzenie.

Matryca IPS zapewnia szerokie kąty obserwacji wynoszące 80°/80°/80°/80°. Ułatwia to odczyt informacji podczas patrzenia na ekran z boku, z góry lub z dołu, np. gdy operator zmienia pozycję przy stanowisku.

Jasność i kontrast

Typowa jasność modułu wynosi 850 cd/m², a współczynnik kontrastu 1000:1. Parametry te pozwalają rozważyć jego zastosowanie w urządzeniach pracujących w intensywnie oświetlonych wnętrzach, np. na stanowiskach produkcyjnych, w punktach usługowych czy przy przeszkleniach.

 Kontrast 1000:1 oznacza, że w warunkach pomiaru biel jest tysiąc razy jaśniejsza od czerni. W praktyce wysoki kontrast szczególnie poprawia czytelność interfejsów HMI, tekstu i grafiki na przemysłowych wyświetlaczach. Ostateczna czytelność zależy również od kierunku padania światła, odbić na powierzchni szkła i wyglądu interfejsu. Przy doborze modułu warto więc ocenić ekran w oświetleniu odpowiadającym rzeczywistemu miejscu użytkowania.

W tym wariancie zastosowano również bonding optyczny, czyli połączenie wyświetlacza z panelem dotykowym przezroczystym materiałem wypełniającym przestrzeń między nimi. Ogranicza to wewnętrzne odbicia światła i poprawia czytelność obrazu, szczególnie w jasnym otoczeniu.

Pojemnościowy panel dotykowy z kontrolerem ILITEK ILI2132A

Moduł wyposażono w pojemnościowy panel dotykowy (PCAP), który pozwala wybierać funkcje i zmieniać ustawienia bezpośrednio na ekranie. Za jego działanie odpowiada kontroler ILITEK ILI2132A, obsługujący do 10 punktów dotyku.

Ustawienia kontrolera można dostroić do konstrukcji urządzenia i warunków pracy. Dotyczy to m.in. obsługi w określonych rodzajach rękawic oraz działania przy obecności wody na powierzchni. Takie wymagania należy uwzględnić podczas konfiguracji i zweryfikować na gotowym urządzeniu.

Mikrokontroler STM32U5G9 i obsługa grafiki

Za pracę modułu odpowiada mikrokontroler STM32U5G9 firmy STMicroelectronics – układ, na którym działa program obsługujący ekran. To on wykonuje polecenia aplikacji, np. aktualizuje wyświetlane wyniki pomiarów i reaguje na wybór funkcji przez użytkownika. Mikrokontroler ma 4 MB pamięci Flash na program i dane. Na płytce znajduje się też dodatkowa pamięć Flash o pojemności 64 MB. Z kolei 3 MB pamięci SRAM to pamięć robocza, używana do wykonywania bieżących zadań, m.in. przygotowywania obrazu. Tworzenie obrazu wspiera NeoChromVG, czyli wbudowany akcelerator graficzny. Przejmuje część pracy związanej z rysowaniem elementów na ekranie, dzięki czemu mikrokontroler może poświęcić więcej zasobów na pozostałe zadania. Obsługuje również grafikę wektorową – pozwalającą powiększać ikony i wskaźniki z zachowaniem ich ostrości.

W zależności od przygotowanego programu moduł może także odczytywać dane z czujników lub współpracować z osobnym sterownikiem. Przykładowo, sterownik może odpowiadać za pracę maszyny, a moduł Riverdi wyświetlać informacje o jej stanie i przekazywać ustawienia wybrane na ekranie.

Projektowanie GUI z wykorzystaniem TouchGFX i LVGL

Przyciski, komunikaty, ikony, wykresy i wskaźniki widoczne na ekranie tworzą graficzny interfejs użytkownika (GUI – Graphical User Interface). Do projektowania takich interfejsów dla mikrokontrolerów STM32 można wykorzystać m.in. dwa popularne rozwiązania: TouchGFX oraz LVGL.

TouchGFX to środowisko graficzne opracowane przez firmę STMicroelectronics, przeznaczone do tworzenia zaawansowanych interfejsów na mikrokontrolerach STM32. Za pomocą programu TouchGFX Designer można projektować wygląd ekranów, definiować nawigację pomiędzy nimi oraz korzystać z gotowych komponentów, takich jak przyciski, suwaki, pola tekstowe, wykresy czy animacje. Narzędzie automatycznie generuje kod interfejsu, a wbudowany symulator pozwala sprawdzić jego wygląd i działanie jeszcze przed uruchomieniem aplikacji na docelowym urządzeniu.

LVGL (Light and Versatile Graphics Library) to otwartoźródłowa biblioteka graficzna, która umożliwia tworzenie interfejsów użytkownika na różnych platformach sprzętowych, w tym na mikrokontrolerach STM32. Udostępnia bogaty zestaw gotowych elementów graficznych, takich jak przyciski, suwaki, listy, wykresy i wskaźniki. W przeciwieństwie do TouchGFX, LVGL jest przede wszystkim biblioteką programistyczną, którą integruje się z projektem i konfiguruje pod kątem konkretnego wyświetlacza oraz kontrolera dotykowego.

W przypadku modułów Riverdi, takich jak RVT50HQSNWC01-B, wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od architektury modułu, zastosowanego mikrokontrolera oraz wymagań projektowanego urządzenia. Dostępne przykłady implementacji i konfiguracje sprzętowe mogą ułatwić rozpoczęcie pracy z obiema technologiami. Zarówno TouchGFX, jak i LVGL pozwalają tworzyć rozbudowane i intuicyjne interfejsy, a możliwość wcześniejszego testowania ich działania ułatwia weryfikację ergonomii obsługi, wprowadzanie poprawek i skrócenie czasu opracowania produktu.

Interfejsy i złącza

RGB – transmisja obrazu

W module RVT50HQSNWC01-B równoległy interfejs RGB stanowi wewnętrzne połączenie między płytą sterującą a matrycą LCD-TFT. Odpowiada on za przekazywanie danych o składowych kolorów poszczególnych pikseli, a także sygnałów zegarowych i synchronizacyjnych, które określają sposób i czas ich wyświetlania. Transmisja odbywa się zgodnie z cyklem odświeżania matrycy, umożliwiając prezentację zarówno statycznych elementów interfejsu, jak i dynamicznie zmieniających się informacji, takich jak wartości pomiarowe, wykresy czy animacje.

I²C – komunikacja z kontrolerem dotyku

Przez wewnętrzne połączenie I²C kontroler panelu dotykowego przekazuje mikrokontrolerowi STM32 dane o położeniu dotknięć na ekranie. Na tej podstawie oprogramowanie modułu rozpoznaje, który element interfejsu wybrał użytkownik. Po dotknięciu przycisku moduł może np. wyświetlić ekran ustawień lub wysłać polecenie do sterownika urządzenia.

RS485 i CAN FD – komunikacja ze sterownikiem

Za wymianę danych między modułem a sterownikiem urządzenia odpowiadają RS485 i CAN FD. Dzięki nim ekran może prezentować wyniki pomiarów i informacje o pracy maszyny, a ustawienia wybrane przez użytkownika trafiają z powrotem do sterownika. Wybór połączenia zależy od tego, jaki interfejs obsługuje sterownik.

USB – połączenie z komputerem lub urządzeniem zewnętrznym

Moduł korzysta z kontrolera USB 2.0 OTG wbudowanego w mikrokontroler STM32U5G9. W trybie urządzenia USB może przesyłać do komputera dane diagnostyczne przez wirtualny port szeregowy (COM). W trybie hosta może odczytywać pliki konfiguracyjne z podłączonej pamięci USB. Złącze może wówczas zasilać podłączone urządzenie napięciem 5 V przy prądzie do 500 mA. Sposób podłączenia pinu ID określa tryb pracy złącza, a dostępne funkcje zależą od oprogramowania modułu.

40-pinowe złącze rozszerzeń – czujniki i dodatkowa elektronika

Do podłączania czujników i dodatkowej elektroniki służy 40-pinowe złącze rozszerzeń. Udostępnia ono m.in. I²C, SPI i UART, czyli połączenia pozwalające wymieniać dane z takimi elementami. Można je wykorzystać np. do odbierania pomiarów z czujnika temperatury.

Na tym samym złączu dostępne są wejścia analogowe, przydatne np. do odczytu położenia pokrętła regulacyjnego. Wyjście analogowe pozwala przekazywać innym układom sygnał o określonym napięciu. Z kolei sygnały PWM można wykorzystać np. do regulacji jasności dodatkowego oświetlenia przez odpowiedni układ sterujący.

RiBUS – podłączenie dodatkowego wyświetlacza

Złącze RiBUS umożliwia podłączenie drugiego, kompatybilnego wyświetlacza Riverdi np.z [JM|U4] rodziny EVE4. Jego pracą może zarządzać ten sam mikrokontroler STM32, który obsługuje główny ekran modułu. Podłączenie dodatkowego ekranu wymaga dobrania konfiguracji zasilania zgodnie z dokumentacją.

Poniższa tabela przedstawia kluczowe parametry modelu RVT50HQSNWC01-B:

Pa­ra­metr	RVT50HQSNWC01-B
Prze­kąt­na	5″
Typ ma­try­cy	IPS
Roz­dziel­czość	800 × 480 px
Ob­szar ak­tyw­ny	108,00 × 64,80 mm
Ja­sność	850 cd/m²
Kon­trast	1000:1
Kąty ob­ser­wa­cji	80°/80°/80°/80°
Panel do­ty­ko­wy	Po­jem­no­ścio­wy PCAP
Kon­tro­ler do­ty­ku	ILI­TEK ILI2132A
Spo­sób łą­cze­nia	Bon­ding optycz­ny
In­ter­fejs ob­ra­zu	RGB – po­łą­cze­nie we­wnętrz­ne
Mi­kro­kon­tro­ler	STM32U5G9
Ak­ce­le­ra­tor gra­ficz­ny	Neo­Chro­mVG
Pa­mięć mi­kro­kon­tro­le­ra	4 MB Flash, 3 MB SRAM
Do­dat­ko­wa pa­mięć Flash	64 MB
In­ter­fej­sy i złą­cza	RS485, CAN FD, USB, RiBUS
Za­si­la­nie	6–48 V DC
Wy­mia­ry ze­wnętrz­ne	136,00 × 92,80 × 12,05 mm
Tem­pe­ra­tu­ra pracy	od −20°C do +70°C

Przykładowe zastosowania modelu RVT50HQSNWC01-B

Model można rozważyć jako element paneli obsługi w różnych typach urządzeń, m.in. w:

• automatyce przemysłowej – sterownikach i panelach operatorskich maszyn, stanowiskach montażowych oraz kontrolnych,
• aparaturze pomiarowej i laboratoryjnej – urządzeniach do konfiguracji pomiarów, prezentacji wyników i obsługi procedur,
• automatyce budynkowej – panelach do sterowania ogrzewaniem, wentylacją i oświetleniem,
• urządzeniach gastronomicznych – ekspresach do kawy i innych urządzeniach z dotykowym wyborem programu oraz ustawień.

Dobór wyświetlacza zawsze powinien rozpoczynać się od analizy kontekstu, w jakim będzie on pracował – rodzaju aplikacji, czynników środowiskowych wpływających na jego funkcjonowanie, sposobu obsługi przez użytkownika oraz wymagań dotyczących integracji z pozostałymi elementami urządzenia. Istotne są również kwestie związane z oprogramowaniem, komunikacją i konstrukcją mechaniczną. Uwzględnienie tych aspektów już na etapie projektowania pozwala dobrać rozwiązanie odpowiadające zarówno wymaganiom technicznym, jak i specyfice zastosowania. O zakresie wsparcia, jakie Unisystem oferuje klientom na poszczególnych etapach realizacji projektów, opowiada Jacek Marcinkowski w wywiadzie „Solution” w praktyce, czyli jak Unisystem odpowiada na realne wyzwania klientów.

Najważniejsze zagadnienia związane z doborem wyświetlacza, w tym modułów LCD-TFT, omawiamy również w naszym trzyczęściowym poradniku:

• Część 1 – Podstawy technologiczne i rodzaje wyświetlaczy,
• Część 2 – Wymiary, formaty i integracja urządzeń,
• Część 3 – Działanie, trwałość i funkcje dodatkowe.

Nie każda aplikacja wymaga jednak tak rozbudowanego modułu jak RVT50HQSNWC01-B. W wielu projektach wystarczający może okazać się standardowy wyświetlacz LCD-TFT bez zintegrowanego mikrokontrolera, podczas gdy w innych konieczne będzie zastosowanie rozwiązania np. o odmiennych parametrach. Dlatego warto zapoznać się z szerszą ofertą Unisystemu i porównać dostępne możliwości.

W tym celu możesz skorzystać z naszego konfiguratora wyświetlaczy przemysłowych, który pozwala określić wymagania aplikacji i wstępnie wytypować dopasowane do nich rozwiązania. Jeśli potrzebujesz dodatkowego wsparcia, skontaktuj się z nami – nasi specjaliści wesprą Cię w doborze modułu dopasowanego do wymagań Twojej aplikacji.