Mensch-Maschine-Schnittstellen Die Einfachheit der Grafikprogrammierung

Die Embedded Video Engine (EVE) von FTDI verringert die Gesamtsystemkosten und ermöglicht hochqualitative GUI-Systeme mit Display-, Audio- und Berührungsfunktion.

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Vor einigen Jahren genügte es einfach ein Textdisplay zu verwenden und dieses in die Applikation einzusetzen. Aber die Zeit hat sich gewandelt, die Ansprüche steigen und das Interesse an grafischen Displays steigt von Jahr zu Jahr. Oft wirkt auch einfach das Design schöner oder man hat einfach mehr Möglichkeiten der Darstellung. Leider erfordert dieser Wandel auch die häufig aufwändige Programmierung der grafischen Displays. Als Softwerker wünscht man sich da oft die Einfachheit der alten DOT-Matrix-Displays zurück. Hier konnte man gemütlich mit wenigen Steuerbefehlen und wenig Performance alles Wichtige darstellen.

An dieser Stelle kommt nun FTDI ins Spiel. Mit dem FT800 oder auch EVE genannt, haben Sie nun alle schönen Grafik-Optionen in einem Baustein. Sozusagen „Out-of-the-Box“ finden sich fertige Widgets, Soundfunktionen und komplexe Touchauswertungen, die Sie direkt verwenden können.

EVE wurde im Februar 2013 vorgestellt und soll die Art und Weise, wie Entwickler eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) mit QVGA- und WQVGA-basierten TFT-Displays entwerfen, komplett ändern. Durch einen objektorientierten Ansatz lassen sich damit fortschrittlichere HMIs für wesentlich mehr Anwendungsbereiche realisieren – mit Display-, Audio- und Touch-Funktion in einem. Im Vergleich zur früheren Herangehensweise werden dabei zusätzlich noch die Kosten für die Stückliste, der Platzbedarf der Leiterplatte und die Entwicklungsdauer verringert.

Dieser objektorientierte Ansatz rendert Bilder zeilenweise mit 1/16 Pixel-Auflösung. Damit erübrigen sich die Kosten für herkömmliche Frame-Pufferspeicher. Der Controller unterstützt resistive 4-Draht-Touchpanels mit integrierter Berührungserkennung und einen Embedded-Audio-Prozessor. Dieser ermöglicht Midi-ähnlichen Sound und Puls-Code-Modulation (PCM) für Audio-Wiedergabe.

Grafikaufbereitung – á la Baukastenprinzip

Zum Anschluss der EVE-Chips benötigen Sie nur wenige Leitungen des SPI mit bis zu 30 MBit/s oder des I²C Busses (bis 3,4 MHz). Für zusätzliche Funktionen wie Energiesparmodi „Power-Down“ und Interrupts für die Touch-Auswertung gibt es noch zusätzliche optionale Leitungen. Alles in Allem benötigen Sie somit nur zwei bis drei Leitungen, um den Grafikchip mit Ihrem Controller zu verbinden. Gerade bei Controllern mit wenigen Pins kann dies ein großer Vorteil sein. Des weiteren sparen Sie sich den oft teuren Quarz und RAM. Alles Nötige ist bereits im FTDI FT800 integriert.

Der stromsparende FT800 benötigt nur 35 mA (typ.) im Aktivmodus und 25 µA im Sleep-Modus. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40 bis 85 °C; der Baustein wird im 48-poligen 7 mm x 7 mm x 0,9 mm VQFN-Gehäuse ausgeliefert.

Bisherige Grafik-Lösungen basieren meist auf einem Frame-Pufferspeicher. Jedes einzelne Pixel belegt je nach Farbtiefe bis zu 3 Byte Speicherplatz. Bei einem Bild in QVGA Auflösung (320 x 240 Pixel) werden dann 320 x 240 x 3 = 230.400 Byte pro Frame notwendig. Drei Frames erfordern dann ein SRAM im MByte-Bereich. Dieser externe SRAM stellt eine hohe Anforderung an den Entwickler, da er schnell ist und damit EMV-Probleme erzeugen kann. Zudem belegt er eine große Anzahl an Daten und Adressleitungen, Platz auf der Platine, MCU- Ressourcen des Controllers und hat einen hohen Anteil an den Kosten der Schaltung.

Der objektorientierte Ansatz des EVE erzeugt die Grafiken mit Hilfe eines kleinen internen Listenpuffers. Die grafischen Objekte werden in einer 8 KByte Displayliste mit ihren Parametern abgelegt und quasi in Echtzeit berechnet und angezeigt. Daraus ergibt sich eine sehr einfache Programmierung ohne Timingprobleme mit nur minimalen Hardwareanforderungen. Die Anzahl der gleichzeitig darstellbaren Objekte in einem Bild ist hierdurch auf ca. 2000 Elemente begrenzt.

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