Фильтр по тематике

Дисплеи I-SFT: основные характеристики и особенности подключения

Описаны основные характеристики плоскопанельных дисплеев Siemens I-SFT и особенности их подключения к видеоконтроллерам фирм Octagon Systems, Fastwel и Advantech.

Введение

Плоскопанельные матричные дисплеи (жидкокристаллические, электролюминесцентные, плазменные и др.) нашли широкое применение как элемент человеко-машинного интерфейса для различных задач автоматизации. В настоящее время наибольшее распространение получили цветные жидкокристаллические (ЖК) дисплеи с активной матрицей на поликремниевых тонкоплёночных транзисторных (TFT) структурах. Такие дисплеи позволяют создавать полноцветное (262 тысячи цветов и более) изображение в большом диапазоне размеров и разрешений: от 5 до более чем 19 дюймов по диагонали, от 320×240 до 1280×1024 пиксела и более. В то же время эти дисплеи, как правило, имеют ограниченный диапазон рабочих температур (0…+50°С), а также чувствительны к ударам и вибрациям. Поэтому для многих применений, где условия эксплуатации не позволяют использовать ЖК-дисплеи, наиболее распространенным решением стали электролюминесцентные дисплеи серии EL фирмы Planar. Они обладают повышенной устойчивостью к механическим воздействиям и способны функционировать в широком диапазоне температур (–40…+85°С), но при этом несколько ограничивают пользователя в части качества самого изображения: в данной серии преобладают модели монохромные или с несколькими уровнями «серого», а многоцветные дисплеи EL640.480-AA1 имеют только 8 оттенков красного, зелёного и жёлтого цветов и не имеют синего цвета. Для многих задач этого вполне достаточно, но по мере увеличения вычислительной мощности встраиваемых систем возрастают и требования к графическому интерфейсу, а потому повышается потребность в средствах полноцветного, с высокой яркостью отображения графической информации. Одним из вариантов удовлетворения такой потребности являются дисплеи фирмы Planar серии LC640.480, но их диапазон рабочих температур более узкий, чем у серии EL, а энергопотребление выше, поэтому применение этих ярких и полноцветных ЖК-дисплеев вместо изделий серии EL не всегда возможно или оправданно.

Действительно достойное решение этой проблемы появилось с развитием технологии a-Si TFT LCD (amorphous Silicon Thin Film Transistor LCD) и выходом на рынок плоскопанельных дисплеев серии I-SFT фирмы Siemens.

Общая характеристика серии I-SFT

Серия TFT ЖК-дисплеев, выполненных по технологии a-Si TFT LCD, включает модели 50i.2, 50i.M, 75i с разрешением 640×480 пикселов и размером диагонали 10,5 дюймов, а также модели 100i.10X и 160i.15X с разрешением 1024×768 пикселов и размерами диагонали 10,5 и 15 дюймов соответственно. Диапазон рабочих температур может достигать –30…+85°С. Дополнительным преимуществом дисплеев I-SFT является и то, что большинство из них подключается по стандартному 18-битовому LCD-интерфейсу. Это позволяет использовать любую процессорную плату, имеющую выход на плоскую панель, например, Fastwel CPU686E или PC-510 Octagon Systems, предназначенные для схожих с дисплеями I-SFT условий эксплуатации.

Основные характеристики дисплеев I-SFT приведены в табл. 1.


* MTTH — среднее значение времени до понижения яркости в два раза.

Принцип работы дисплея можно рассмотреть с помощью показанной на рис. 1 схемы. 


Каждый пиксел изображения представлен тремя компонентами основных цветов RGB. Уровень каждого цветового компонента закодирован в форме данных R0-R5, G0-G5, B0-B5, направляемых в процессор обработки сигналов дисплея. Управление построением изображения осуществляется контроллером синхронизации по сигналам CLK (тактовый сигнал), Hsync (горизонтальная синхронизация), Vsync (вертикальная синхронизация), DE (разрешение вывода), Mode (режим синхронизации), HRV (направление горизонтального сканирования), VRV (направление вертикального сканирования). Входы γ1 и γ2 используются для управления через цепи питания гамма-коррекцией дисплея. Встроенный инвертор обеспечивает питание системы подсветки от внешнего источника 12 В и управление ею (включение/выключение, цифровое и аналоговое управление яркостью).


Конструктивно дисплей серии I-SFT представляет собой прямоугольный модуль с четырьмя отверстиями по углам для монтажа (рис. 2). Следует отметить, что у дисплеев отсутствует защитное стекло, хотя посадочное место для него в корпусе имеется, поэтому при установке дисплея необходимо обеспечить механическую защиту TFT-матрицы. Интерфейсные сигналы подаются через 34-контактный разъем CN1 (IDC-34), питание и управление подсветкой осуществляется через 8-контактный разъем CN2 (JST-8), ответная часть которого с 30-сантиметровым кабелем входит в комплект поставки дисплея. Назначение контактов разъёмов CN1 и CN2 показано в табл. 2 и 3 соответственно.



Методика и примеры подключения дисплеев

Общая методика подключения дисплеев I-SFT во многом совпадает с таковой для дисплеев фирмы Planar [1]. В то же время необходимо учесть целый ряд дополнительных требований.

  1. Напряжение питания логической части дисплея Vcc может быть 3,3 В и 5 В. Уровни логических сигналов видеоконтроллера должны соответствовать Vcc и отвечать требованиям КМОП-логики (низкий уровень: 0<…<0,3Vcc; высокий уровень: 0,7Vcc<…<5,25 В).

  2. Рекомендуется включать подсветку дисплея после начала его работы, а выключать перед ее окончанием. В противном случае появляется белая засветка дисплея.

  3. При выключенном питании дисплея (Vcc) интерфейсные сигналы должны иметь низкий уровень или находиться в третьем состоянии.

  4. При низком уровне сигнала Mode либо при его отсутствии отображение данных на дисплее управляется сигналом DE («Режим DE»). В случае высокого уровня сигнала Mode вывод информации на дисплей имеет жесткую привязку к сигналам синхронизации Hsync, Vsync («Режим фиксированной синхронизации»). Отметим, что в большинстве подключений стандартным является использование «Режима DE». Однако в ряде случаев, когда прошивка видеоконтроллера предназначена для конкретной модели TFT-панели с временными диаграммами, отличными от типовых для дисплеев I-SFT, необходимо использовать «Режим фиксированной синхронизации».

  5. При низком уровне сигнала HRV либо при его отсутствии принято направление горизонтального сканирования слева направо (нормальное направление), если при взгляде на дисплей со стороны изображения разъём CN1 находится слева. При высоком уровне сигнала HRV сканирование производится в обратном направле-нии — справа налево.

  6. При низком уровне сигнала VRV либо при его отсутствии принято направление вертикального сканирования сверху вниз (нормальное направление), если при взгляде на дисплей со стороны изображения разъём CN1 находится слева. При высоком уровне сигнала VRV сканирование производится в обратном направлении — снизу вверх. Отметим, что использование данного сигнала зависит от того, как дисплей сориентирован в процессе установки и какой в результате этого будет угол зрения наблюдателя относительно перпендикуляра к дисплею. Угол зрения может оказаться неприемлемым из-за несимметричности угла обзора по вертикали у данных дисплеев. Так, если наблюдатель находится в зоне отрицательных значений этого угла (дисплей условно расположен выше уровня глаз, разъем CN1 — слева), то обзор по вертикали ограничен 45°. В этом случае желательно перевернуть дисплей на 180° и включить обе развертки в обратном направлении.

  7. По умолчанию выводы γ1 и γ2 следует оставить неиспользованными. При необходимости гамма-коррекции между контактами 33 и 34 разъёма CN1 следует включить переменный резистор номиналом 2,2 кОм.

  8. Включение/выключение подсветки реализовано через контакт 3 разъёма CN2: если контакт не задействован — подсветка включена, если контакт подсоединен к общему проводу (GND) — подсветка выключена.

  9. Управление яркостью подсветки (контакты 4-6 разъёма CN2) может быть выполнено цифровым (импульсный сигнал ТТЛ-логики с частотой 200-1000 Гц) либо аналоговым (внешний потенциометр 4,7 кОм или аналоговый сигнал 0-5 В) способом. Реализация различных способов управления показана на рис. 3, 4, 5. При подаче на контакт 6 напряжения 0 В изображение будет максимально темным, при напряжении +5 В — максимально ярким. Если управление яркостью не требуется, то необходимо замкнуть между собой контакты 5 и 6. Контакт 7 имеет потенциал 0 В.




Далее приводятся примеры схем подключения дисплеев 50i.2, 50i.M, 75i серии I-SFT к контроллерам, процессорным модулям и одноплатным компьютерам фирм Octagon Systems, Fastwel и Advantech.

 

Подключение к видеоконтроллеру 2430 Octagon Systems

Для подключения дисплея к плате видеоконтроллера 2430 Octagon Systems необходимо установить видеоBIOS LQ10D344.DAT в соответствии с инструкцией по программированию платы и подсоединить дисплей согласно схеме, приведенной на рис. 6а.


Примечания. 1. Не указанные в таблицах выводы не используются. 2. Использование выводов дисплея 30-34 определяется пользователем. 3. Питание инвертора напряжением +12 В подается через разъем CN2 в соответствии с руководством пользователя.

Подключение к процессорному модулю Fastwel CPU686E

Для подключения дисплея к процессорному модулю CPU686E необходимо использовать внешнюю плату KB686E-2 в соответствии с руководством пользователя и подсоединить дисплей согласно схеме, приведенной на рис. 6б (возможно использование стандартного кабеля FC34-60).

Подключение к одноплатным компьютерам Advantech

Дисплей может быть подключен ко всем одноплатным компьютерам фирмы Advantech, имеющим стандартный 44-контактный соединитель для плоской панели. При этом в BIOS компьютера необходимо установить соответствующий тип панели (18-битовый вход, разрешение 640×480 пикселов) и подсоединить дисплей согласно приведенной на рис. 6в схеме подключения.

Выводы

Как видно даже из краткого описания, благодаря своим расширенным эксплуатационным возможностям, способности создавать яркое, высококонтрастное, полноцветное изображение и обеспечивать простое решение вопросов подключения дисплеи I-SFT представляют интерес для многих применений, включая, в первую очередь, промышленную автоматизацию, транспорт и другие встраиваемые приложения. ●

Литература

1. Виктор Гарсия. Электролюминесцентные плоские матричные дисплеи: особенности интерфейсов и варианты подключения // СТА. — 1998. — № 4.

Авторы — сотрудники НПП «Логикон»
Телефон: (+380-44) 252-8019
Факс: (+380-44) 261-1803
E-mail: alexey@logicon.com.ua

Комментарии
Рекомендуем

ООО «ПРОСОФТ» 7724020910 erid=2SDnjeaxp3k
ООО «ПРОСОФТ» 7724020910 erid=2SDnjeaxp3k