一些具有高分辨率图形控制的MCU

　　由于操作员现在与工业机器或过程交互的图形化、可视化方式，曾经简单地称为“操作员面板”或“终端”的人机界面正在迅速变化。有一次，这些系统的设计者可以使用三行分段 LCD 显示器。今天，随着设计人员利用它们提供的美观、灵活性和成本优势，LCD 接口正在迅速取代传统的 LED 和段式 LCD 显示器。

　　除此之外，高分辨率 LCD 正在成为常态，当人们考虑到如今工业设备操作员回家时，他或她 9 岁的女儿在高分辨率显示器 iPad 或安卓平板电脑。可以看出，使用连接在价值百万美元的工业机械上的单色读数器很快就会变得不令人满意。更重要的是，管理层也开始认识到高分辨率视觉显示器可以大大提高人和机器的效率和生产力。本文将研究具有图形控制功能的微控制器，特别强调那些可以处理高分辨率显示器的微控制器。

　　一、一些显示数据

　　当今相当多的约 10 英寸平板电脑以 1366 × 768 分辨率格式显示信息、照片或视频，但更好的是 1920 × 1080 显示器，有些甚至提供多点触控电容式触摸屏。iPad 有一个 2048 × 1536 的屏幕，而 Google Nexus 10 有一个“令人眼花缭乱”的 2560 × 1600 （300 ppi） 显示屏。

　　大多数 LCD 面板接口是 LVDS（6 位或 8 位）。以下是常见的显示分辨率及其图片宽度/高度比。

　　1024 × 768 XGA 4:3

　　1280 × 1024 SXGA 5:4

　　1280 × 800 WXGA 16:10

　　1600 × 1200 UXGA 4:3

　　2560 × 2048 QXGA 4:3

　　2880 × 1800 QWXGA 16:10

　　在我们探索设计用于控制的部件之前这些视觉设备，让我们来看一个示例工业触摸屏显示器。这Touch Revolution F10A-0102是一款 8.8 英寸、1024 × 600 分辨率的显示器，具有 LVDS 接口和投射电容式触控。它采用 5 V 电源供电，电流为 12 至 20 mA，视角为 45 度。该公司的 Fusion 触摸显示器包括一个直接安装在柔性尾部 （Chip on Flex） 上的集成触摸控制器系统。Fusion 控制器运行 Touch Revolution 的专有固件，能够以高报告率跟踪至少两个明确的接触点。

　　一些具有高分辨率图形控制的 MCU

　　现在让我们来看三个具有高分辨率图形接口的微控制器示例。ATSAMA5D334

　　_Atmel（图 1）是一款基于 536 MHz Cortex™-A5 内核的高能效嵌入式处理器。该芯片在低功耗模式下实现了 166 MHz 的系统带宽，功耗低于 0.5 mW。它具有一个浮点单元和一个与 39 个 DMA 通道相关的多层内部总线架构。该芯片没有内部程序存储器，支持 DDR2/LPDDR/LPDDR2 和具有 24 位 ECC 的 MLC NAND Flash。

　　该 IC 的 LCD 控制器支持硬件加速图像合成的覆盖、触摸屏界面和 CMOS 传感器界面。该控制器具有覆盖、alpha 混合、旋转、缩放和色彩空间转换。为了设置这些方面，IC 有 177 个控制寄存器。它支持扫描有源 TFT 显示屏，分辨率高达 2048 × 2048，通过空间抖动单元具有 12、16、18 和 24 位输出模式，1、2、4、8 位/像素（托盘化）、12、16、18、19、24、25 和 32 位/像素（非托盘化）和一个硬件光标。

　　通信外设包括具有 IEEE-1588 的千兆位 EMAC（SAMA5D31 中的 10/100 EMAC）、CAN、UART、SPI 和 I²C。它具有安全启动机制、硬件加速加密（AES、TDES）和散列函数（SHA）。

　　324 球 LFBGA 封装 IC 针对控制面板/HMI 以及在工业和消费类设计中需要高水平连接性的应用进行了优化。它的低功耗使其特别适用于电池供电的设备。该芯片在 400 MHz 完全运行时消耗 88 mA，在超低功耗模式下在 32 kHz 时消耗 432 μA。德州仪器AM3359

　　_ 是具有 720 MHz Sitara Cortex-A8 内核、高分辨率图形和电阻式触摸控制的图形引擎。该芯片没有闪存，具有 176 KB 引导 ROM 和 32 KB L1 指令和数据缓存，以及 256 KB L2 缓存。它具有 DDR2、DDR3、DDR3L 外部存储器接口。

　　该芯片的 LCD 控制器提供高达 24 位的数据输出、8 位/像素 （RGB） 和高达 2048 × 2048 的分辨率。该器件具有两个独立的控制器，即光栅控制器和 LCD 接口显示驱动器 （LIDD） 控制器。 每个控制器独立于另一个控制器运行，并且在任何给定时间只有一个控制器处于活动状态。该 IC 支持无源和有源矩阵 LCD 显示器，并具有 DMA 引擎，可从外部帧缓冲区提取数据，而不会通过中断给处理器带来负担。该 IC 还具有 SGX530 3D 图形引擎。

　　该芯片具有加密硬件加速器（AES、SHA、PKA、RNG）、唯一设备标识、一个 8 通道 12 位 SAR A/D 转换器、三个 32 位增强捕获模块、两个 CAN 端口、USB 2.0 和两个工业千兆以太网 MAC。该 IC 采用 324NFBGA 封装。待机功率仅为 7 mW。有功功率为 395 至 83 mW。

　　TI 的TMDSSK3358开发套件（图 2）是查看潜在 AM3359 设计的好方法。通用 EVM 是一个独立的测试、开发和评估模块系统，使开发人员能够围绕 AM335x 处理器子系统编写软件和开发硬件。

　　AM335x 子系统的主要元素已经在 EVM 的基板上可用，这为开发人员提供了大多数通用型项目所需的基本资源，这些项目包含 AM335x 作为主处理器。EVM 中内置了其他典型类型的外围设备，例如内存、传感器、LCD、以太网 PHY 等，因此无需大量额外硬件资源即可快速对预期系统进行建模。NXP Semiconductors

　　的LPC4357FET256微控制器（图 3）似乎拥有许多应用程序中想要的一切。它具有 204 MHz Cortex-M4 和 Cortex-M0 处理器以及 1 MB 闪存。IC 的 LCD 控制器具有 DMA 支持和高达 1024 × 768 的可编程显示分辨率。它支持单色和彩色 STN 面板和 TFT 彩色面板，并具有 1/2/4/8 位/像素颜色查找表和16/24 位直接像素映射。

　　图 ：具有图形控制和 1 MB 闪存的两核 LPC4357FET256 的框图。

　　Cortex-M4 具有支持八个区域的内存保护单元、硬件浮点单元、不可屏蔽的中断输入以及 JTAG 和串行线调试。此外，还有一个带 RMII 和 MII 接口的 10/100T 以太网 MAC、一个 CAN 端口、两个 USB 2.0 接口、136 KB 的 SRAM、两个独立的 32 KB SRAM 块和一个四通道 SPI 闪存接口。它有两个 10 位 A/D 转换器和一个 10 位 D/A。该芯片的电源电流约为 45 mA，频率为 120 MHz，电源电压为 2.2 至 3.6 V，无外围设备，采用 17 × 17 mm 封装。

　　Embedded Artists为这款处理器制作了一个很好的开发套件——部件号EA-OEM-511。

　　图形显示和菜单的使用已成为实现现代用户界面的首选方法，为定制提供灵活性并适应大量用例。正如我们所看到的，MCU 配备了可以驱动高分辨率 LCD 的集成图形控制器，供应商现在为他们的客户提供开发套件和访问强大的图形库和/或第三方 GUI 开发工具，这可以大大简化他们的设计和加快上市时间。