Displays in der Industrie TFT in einem eingebetteten System ansteuern

Um einen TFT in einem eingebetteten System anzusteuern, gibt es für das industrielle Umfeld verschiedene Möglichkeiten. In unserem Beitrag zeigen wir Ihnen verschiedene Varianten und aktuelle Trends.

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Data Modul AG

ACTRON AG

E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

congatec GmbH

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, ein TFT-Display mit einer Signalquelle zu verbinden. Den direkten Weg via TTL-Interface bzw. LVDS oder den indirekten Weg über verschiedene analoge und digitale Schnittstellen wie VGA-Analog, DVI oder DisplayPort.

Im professionellen Umfeld von Industrie- und Medizintechnik sind gegenwärtig hauptsächlich drei Varianten zu finden. Bei der ersten Variante ist die direkte Verbindung mit der TTL-Schnittstelle zu nennen. Sie wird vor allem verwendet, wenn kleinere TFTs mit geringer Auflösung durch Mikrocontroller oder Low-End-Varianten von ARM-Prozessoren angesteuert werden.

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Eine zweite gängige Variante stellt die direkte Verbindung von TFTs mit LVDS-Interface mit Embedded-PC-Boards dar. Je nach Auslegung des Embedded-PC-Boards können damit inzwischen bis zu zwei Full-HD-TFTs gleichzeitig angesteuert werden. Dazu eignet sich das Mini-ITX-Board eDM-A55E von Data Modul mit zwei unabhängigen Dual-Channel-24-Bit-LVDS-Schnittstellen. Das Board unterstützt die Dual-Display-Konfigurationen VGA + LVDS1, VGA + LVDS2 und LVDS1 + LVDS2.

Das Mini-ITX-Board ist für Applikationen prädestiniert, die eine außergewöhnliche Grafikleistung benötigen, wie beispielsweise beim Gaming, Digital Signage oder Medical Imaging. Die mögliche Kabellänge für LVDS ist jedoch sehr eingeschränkt, wenn gängige EMV-Normen eingehalten werden sollen. Je höher die Auflösung des TFTs und je länger die Kabel, desto größer das Risiko bei einer EMV-Messung nicht mehr zu bestehen. Schon bei Kabellängen ab 50 cm kann es so zu Problemen kommen.

TFT-Applikationen mit VGA-Schnittstelle

Vor diesem Hintergrund bietet sich die dritte verbreitete Variante an: Die Verwendung eines LCD-Controllerboards, das häufig auch als Scalerboard oder A/D-Board bezeichnet wird. Mit diesen Boards können die Videosignale von Standard PC-Schnittstellen wie VGA oder DVI mit günstigen Standardkabeln zu weiter entfernten TFT- oder Monitoreinheiten übertragen werden, ohne EMV-Probleme zu bekommen.

Je nach verwendeter Schnittstelle, Auflösung und Kabelqualität sind 15 m oder sogar größere Entfernungen möglich. Für die Darstellung der Signale auf einem TFT muss dieses analoge Signal erst wieder durch einen Analog-Digital-Konverter (ADC) in eine digitales gewandelt werden. Leider ist diese Signalwandlung nicht immer zu 100% präzise möglich, so dass teilweise die Bildlage manuell nachkorrigiert, oder die Modetabelle des Ansteuerboards entsprechend ergänzt werden muss.

Mit höheren Auflösungen wird es zunehmend schwieriger mit einer analogen VGA-Übertragung zufriedenstellende Darstellungsqualitäten zu erreichen. Im professionellen Umfeld von industriellen und medizinischen Applikationen ist zurzeit erstaunlicherweise die inzwischen über 25 Jahre alte analoge VGA-Schnittstelle immer noch sehr verbreitet. Deshalb hat Data Modul seine Produktlinie von Ansteuerboards im Laufe des Jahres 2012 vor dem Hintergrund abgekündigter und auslaufender LCD-Controller-ICs komplett erneuert und bietet weiterhin alle LCD-Controllerboards Produkte mit VGA-Schnittstelle an. Somit kann weiterhin ein guter Support der VGA-Schnittstelle mit der bekannt guten Darstellungsqualität der eMotion-Serie gewährleistet werden.

Dabei stellt die eMotion ST2:2 als Nachfolgerin der bewährten eMotion G2:2 den kostengünstigen Einstieg dar. Die eMotion ST2:2 ist 100% Kompatibel zur eMotion G2:2 und kann diese somit ohne weiteren Aufwand ersetzen. Wie bei allen Boards der eMotion-Serie wird ein aktueller Scaler-IC von ST-Microelectronics eingesetzt. Somit ist weiterhin eine langfristige Unterstützung von TFT-Applikationen mit VGA-Schnittstelle gewährleistet.

Bei den aktuellen Trends im Displaymarkt stellt man fest, dass sich mehr und mehr höhere Auflösungen im industriellen und vor allem im Medizintechnikbereich durchsetzten. Wie so häufig ist hier der Consumer-Markt Trendsetter.

Technologische Entwicklungen auf dem Markt für Endkundengeräte werden immer schneller von Kunden im professionellen Umfeld nachgefragt. TFTs mit höherer Auflösung bieten hier viele Vorteile und werden voraussichtlich im professionellen Umfeld wie Industrie oder Medizintechnik eingesetzt. Eine zufriedenstellende Darstellungsqualität ist mit analoger VGA-Übertragung teilweise ab einer Auflösung größer XGA mit 1024 x 768 Pixel nicht mehr möglich oder wird zumindest hinsichtlich der Bildqualität immer schlechter, als eine digitale Übertragung der Videosignale sein. Vor diesem Hintergrund wurde 1999 die DVI-Schnittstelle eingeführt, welche viele Vorteile gegenüber der analogen Übertragung via VGA bietet.

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