Die „Intelligent LCDs“ (kurz iLCD), wie sie die Firma Demmel Products entwickelt hat, enthalten alle für die Ansteuerung eines Displays notwendigen Komponenten direkt auf dem iLCD. So können Anwender alle benötigten Windows Fonts, statische sowie animierte Grafiken, Textbausteine und Makros direkt im 32 MByte großen Flash-Speicher des Panels ablegen. Grafiken und eigene Dateien sind zusätzlich auf einer on-board MicroSD-Karte speicherbar. So sind selbst bei komplexen Screen-Layouts nur wenige Bytes von der Applikation an das Display zu senden. Dies kann auch mit niedrigen Baudraten von beispielsweise 4800 Baud erfolgen – ohne Beeinträchtigung der Anzeigegeschwindigkeit. Darüber hinaus lassen sich die Befehle als Makros abspeichern, wodurch ein kompletter Bildschirminhalt aus vielen Teilgrafiken und Textteilen mit einem einzigen Makro-Aufruf angezeigt werden kann. Durch den Verzicht auf ein Betriebssystem wird keinerlei Bootzeit benötigt, unmittelbar nach Einschalten der Stromversorgung steht die volle Funktionalität zur Verfügung. Für die Kontrolle der iLCD-Panels genügt eine Low-Cost-SPS mit serieller Schnittstelle, die die Displaysteuerung „nebenbei“ erledigt.

Der integrierte Controller ist mit einem intuitiven Befehlssatz ausgestattet, mit dessen Hilfe sich eine formatierte Textausgabe mit Windows-Fonts, Anzeigen statischer und animierter Grafiken oder Zeichnen von Rahmen und Linien für ansprechende Touchscreen-Layouts realisieren lässt. Die Kommunikation mit der Applikation erfolgt per High-Level-Commands typischerweise über RS 232; Schnittstellen für I²C, SPI und USB gibt es ebenfalls. Ein optionales Ethernet-Interface-Board ermöglicht zudem die Kommunikation über TCP/IP. Die Strom­versorgung aller iLCD-Panels erfolgt via 5-V-Versorgung. Optionale Interface-Boards ermöglichen Eingangsspannungen bis 24 V. An Bildschirmdiagonalen sind 2,8 bis 10,2 Zoll verfügbar. Alle Modelle besitzen den gleichen Befehlssatz und den identischen elektrischen Anschluss, so dass ein Display bei Bedarf ohne Änderung der Hard- und Software der ansteuernden Applikation gegen eine andere Größe ausgetauscht werden kann. Die iLCDs sind etwa 5 mm dicker als herkömmliche TFTs und lassen sich im standardmäßigen Landscape- oder im Portrait-Mode betreiben. Die Display-Orientierung ist auch zur Laufzeit mittels eines einfachen Befehls in 90°-Schritten umstellbar.

Der Befehlssatz

Mehr als 200 High-Level-Commands stehen Entwicklern zur Verfügung. Textbefehle erleichtern die Darstellung ausgerichteter (links-/rechtsbündig, hori­zontal und/oder vertikal zentriert) und formatierter Strings. Die Textausgabe wird automatisch umgebrochen und kann ANSI-Kontrollsequenzen für eine schnelle Terminal-Implemen­tierung beinhalten.

Darüber hinaus lassen sich Textbausteine im Speicher des iLCD ablegen, was den Kommu­nikationsaufwand reduziert und die Unterstützung mehrerer Sprachen ermöglicht.
Die Grafikbefehle zeichnen vorab im iLCD abgelegte Bilder an eine beliebige Position auf dem Display. Zusätzlich werden animierte Grafiken unterstützt; pro Screen sind maximal acht Anima­tionen gleichzeitig darstellbar. Die Anzahl der gespeicherten Grafiken wird lediglich von der Speicherkapazität begrenzt.

Blockschaltbild eines iLCD-Panels.

© Demmel

Auch die Handhabung des Touchscreens ist komplett in den Befehlssatz integriert. Pro Screen lassen sich bis zu 64 „Touch Fields“ in beliebiger Größe definieren. Jedem dieser Touch Fields ist ein eindeutiges Zeichen zuordenbar, das beim Drücken oder Loslassen an die steuernde Applikation gesendet wird. Aktivierte Touch Fields können im Flashspeicher abgelegte Makros automatisch ausführen. Darüber hinaus stehen Befehle zum Zeichnen von Linien, Kreisen und Rechtecken zur Verfügung. Rechtecke sind auch mit ab­gerundeten Ecken, Schatten und ausgefülltem Inhalt durch Senden eines einzigen Befehls darstellbar.

„Viewports“ ermöglichen es dem Anwender, das Display in indivi­duelle Bildschirmbereiche aufzuteilen, in denen anschließend Textumbruch, Scrolling oder Löschen des Inhalts ausgeführt werden kann. Diese Fenster lassen sich auch kopieren, wodurch der Benutzer das Layout der Bildfläche segmentieren kann. Mittels einer MicroSD-Karte können Bilder angezeigt und Projekte in den Flashspeicher übertragen werden, was ein Update der Nutzerapplikation auch im Feld ermöglicht.

Die Speicherkarte ist mit einem Dateisystem ausgestattet; hier stehen Befehle zum Erstellen, Schreiben, Lesen und Löschen von Dateien und Verzeichnissen zur Verfügung. Diese kann auch die steuernde Anwendung benutzen, etwa um Textdateien wie Log- oder Setup-Dateien zu erstellen. Auch die integrierte Real-Time Clock zum Auslesen von Datum und Uhrzeit sowie diverse I/O-Funktionen werden dem Anwender zur Verfügung gestellt. Damit lassen sich beispielsweise Leuchtdioden, Lautsprecher oder Relais über das Panel anschließen und ansteuern. Befehle zum Skalieren von Grafiken, Fonts und Koordinaten machen ein Überführen von Anwendungen auf iLCD-Panels mit unterschiedlichen Auflösungen durch das Hinzufügen weniger Befehlszeilen innerhalb kurzer Zeit umsetzbar. Eine EEPROM-Emulation erlaubt das Ablegen von Werten im internen Speicher des intelligenten Displays. Diese können daraufhin auch nach Unterbrechung der Stromzufuhr erneut geladen und der Applikation zur Verfügung gestellt werden.

Die Software

Die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) „iLCD Manager XE“ ermöglicht es dem Anwender, jeden beliebigen Windows-Font per Mausklick zu konvertieren und anschließend in den Flashspeicher des intelligenten Displays zu übertragen.

Konvertierung eines Windows-Fonts mit Hilfe des „iLCD Manager XE“.

© Demmel

Dank Unterstützung aller installierter Code-Pages und der zusätz­lichen Möglichkeit, Buchstaben oder Schriftzeichen als Bitmaps zu importieren und zu bearbeiten, ist die Realisierung mehrsprachiger Anwendungen schnell umsetzbar. Auch Bitmap-, Jpeg- sowie statische und animierte Gif-Grafiken werden einfach geladen und dabei zugeschnitten oder skaliert. Durch Bearbeiten der Farbtiefe und Transparenz kann der Anwender alle verwendeten Abbildungen an die Erfordernisse der Applikation anpassen. Im internen Speicher und/oder auf der MicroSD-Karte abgelegt können diese dann per Indizes, Namen oder auch über Dateinamen dynamisch am Display angezeigt werden. Die Übertragung von Vorschau-Bildern oder Bildschirm-Inhalten ermöglicht das Gestalten der Anwendung direkt am eingesetzten Panel. Darüber hinaus können die Einstellungen für Helligkeit und Orientierung des LCDs, Standardwerte für diverse Attribute sowie für die Hardwarekonfiguration adaptiert und sofort am Gerät verifiziert werden. Eine Terminalfunktion erlaubt das Senden und Ausführen von Befehlen oder ganzen Makros, um erwartete Resultate sofort verifizieren zu können.

Erschließung neuer Märkte

In vielen Fällen lassen sich vorhandene Applikationen mit simplen monochromen Zeichen-Displays einfach durch Hinzufügen eines Color-iLCD modernisieren, ohne dass wesentliche Hardware-Änderungen nötig sind. Das Bereitstellen einer RS-232-Verbindung und einer 5-V- oder 24-V-Stromversorgung ist oft ausreichend, um ein „neue“ Anwendung zu realisieren.

Vielfach wird nach dem erfolgreichen Launch eines Projekts die Entscheidung getroffen, dieses für andere, fremdsprachige Märkte ebenfalls zur Verfügung zu stellen. Aber: In anderen Sprachen weisen die Texte oft sehr unterschiedliche Längen auf, manchmal müssen auch unterschiedliche Fonts verwendet werden (zum Beispiel Kyrillisch). Bei Verwendung intelligenter Displays lassen sich alle benötigten Textteile im Flash-Memory abspeichern; der iLCD-Befehlssatz ermöglicht dann die Ausgabe der Texte mit entsprechend angepasstem Zeilenumbruch und horizontaler und/oder vertikaler Zentrierung. Die Geräte-Firmware muss daher auch bei einer anderen Sprache mit unterschiedlichen Fonts nicht geändert werden, da das intelligente Display das ganze Text-Alignment automatisch durchführt. So wird der sonst sehr hohe Entwicklungsaufwand auf den simplen Austausch der Flash-Daten reduziert. Bei Verwendung von Offsets oder Pre-/Suffix lässt sich die geforderte Sprache für die gesamte Anwendung mittels eines einzigen Befehls umschalten.

Autor: Herbert Demmel ist Geschäftsführer von Demmel Products in Wien.