具有成本效益的MCU面临独特的挑战

ST发布的TouchGFX 4.15，它可以在低功耗微控制器上实现更丰富的 UI。还推出了首款 2.2 英寸 SPI 显示 Nucleo 扩展板X-NUCLEO-GFX01M1。最终，这两种解决方案都将允许工程师设想一个材料清单 （BOM） 约为 5 美元的系统。因此，它代表了一个独特的机会，可以提供一种与具有成本效益的产品进行交互的新方式。此外，我们提供了一个扩展包，可将新的显示板与NUCLEO-G071RB 一起使用立即基地。此外，使用 TouchGFX Designer 的开发人员可以通过简单的拖放操作访问预编译的演示应用程序。TouchGFX 可供下载，X-NUCLEO-GFX01M1 可在分销商或 ST.com 网站上购买。

要有光……和图形

业界继续见证嵌入式系统上图形界面的日益普及。这是我们在本世纪初提到的趋势之一。我们在 ST 博客上介绍的每个版本的 TouchGFX 都带来了CacheableContainers或Optimized Texture Mapper等基础功能。每次框架更新都帮助 ST 合作伙伴在通常没有的产品上运行新的和更丰富的界面。

在嵌入式系统上启用 UI 仍有很多工作要做，而具有成本效益的 MCU 也面临着独特的挑战。当经理们试图降低成本时，要求使用显示器是很困难的。设计人员知道 GUI 可以极大地改善用户体验。系统可以显示有意义的消息，而不是晦涩的错误代码。同样，加载条或动画可以更好地显示正在发生的事情，甚至可以吸引新用户。然而，当一家公司想要优先考虑具有成本效益的 MCU 时，设计人员可以做些什么呢？X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15 提供了独特的答案。

X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15，物料清单为 5 美元

2.2英寸显示屏

在许多嵌入式设计中，显示器是单个最昂贵的组件。尽管如此，许多人都明白，在尝试改善用户体验时，它也不是奢侈品，而是必需品。即使是简单的 2 英寸显示屏也能创造奇迹。此外，由于小屏幕尺寸意味着几乎总是不需要触摸层，因此显示器的成本是合理的。实际上，表面不足以提供令人满意的触摸界面。然而，以合适的价格采购合适的设备绝非易事。简而言之，以 5 美元或更少的 BoM 告终是一件令人头疼的事情。

ST 针对这个问题的解决方案是推出 X-NUCLEO-GFX01M1。在 BOM 中，扩展板的 2.2 英寸 QVGA （320 x 240）显示器大约需要 3 美元到 3 美元半。因此，大多数使用这种显示器的嵌入式系统的总 BOM 约为 5 美元。我们的数字包括 MCU、外部闪存和两层 PCB 等。里程数将根据 Flash 的数量、MCU 等而有所不同。尽管如此，工程师们可以开始使用 X-NUCLEO-GFX01M1，因为他们知道大约 5 美元的 BOM 是触手可及的。

X-NUCLEO-GFX01M1 的第一步

为了帮助工程师试验 X-NUCLEO-GFX01M1 显示板，我们还推出了一个软件扩展包。它将包含 NUCLEO-G071RB 板的驱动程序和简单的“Hello World”示例。X-CUBE-DISPLAY解决方案与 STM32Cube 生态系统的最新更新兼容。然后，开发人员可以在将驱动程序或应用程序移植到另一个 STM32 MCU 时研究我们的实现。此外，TouchGFX Designer 可以为经济高效的 STM32G017 Nucleo 板和 X-CUBE-DISPLAY 运行三个演示。这些应用程序作为完整的源项目提供，并在开发人员实施他们的解决方案时为他们提供帮助。使用STM32G071的应用模板时，这些演示也可以快速启动原型和 X-NUCLEO-GFX01M1 显示器。

SPI闪存

另一个倾向于增加材料清单的组件是外部内存映射闪存。根据图形界面，某些资产可能不适合嵌入式内存。QSPI 闪存因其速度而在此类设计中是传统的。然而，任何致力于成本效益解决方案的工程师都知道 QSPI 闪存也非常昂贵。因此，在优先考虑成本时，此类外部模块通常是不可能的。TouchGFX 4.15 通过允许使用廉价的未映射 SPI 闪存来应对这一挑战。内存可以存储图形和字体，从而打开了多语言界面的大门。它还允许工程师将其 BOM 保持在令人梦寐以求的 5 美元范围内。

X-NUCLEO-GFX01M1 和 TouchGFX 4.15 在低功耗 MCU 上实现更高性能

优化的部分帧缓冲

开发人员面临的另一个主要挑战是在较小的 MCU 上运行接口的能力。例如，为依赖 Cortex-M0+ 内核的系统创建 GUI 可能会很棘手。不幸的是，这通常也意味着 RAM 和 Flash 很小。传统上，最小的图形界面需要大约 200 KB 的帧缓冲区。然而，当像 STM32G071 这样的微控制器只有 36 KB 的 RAM 时，这可能是一个真正的问题。TouchGFX 4.15 通过高度优化的部分帧缓冲解决了这个问题。该功能非常高效，可以将帧缓冲区的大小保持在 6 KB。考虑到框架的应用程序数据，一个入门级 UI 总共只需要 16 KB 的 RAM 即可运行。

部分帧缓冲功能首次出现在 TouchGFX 4.12 中。它的工作原理是仅存储系统将更新的屏幕部分。该技术在时钟、加载条或图表等短动画上表现得更加出色。自从引入部分帧缓冲以来，TouchGFX 进行了重大优化以减少内存需求。因此，TouchGFX 4.15 具有象征意义，因为它揭示了我们多年努力的功能的全部潜力。我们还推出了智能部分屏幕更新。该功能补充了部分帧缓冲以优化屏幕上的更新顺序。该过程节省了资源，从而允许在同一时期进行更多更新。

ST 更新了 TouchGFX 文档，以帮助开发具有成本效益的嵌入式系统的开发人员：

使用部分帧缓冲区

STM32G071 和 X-NUCLEO-GFX01M1 上的 TouchGFX 开发

使用串行闪存

未映射的 Flash 中的字体

动画和小部件

开发人员现在面临的挑战是利用部分帧缓冲。实际上，它要求团队考虑最适合此功能的动画类型。例如，传统的滑入式过渡需要整个屏幕刷新。然而，一些擦除动画更有效，并且在小帧缓冲区的限制下仍然令人印象深刻。我们更新了 TouchGFX Designer 以帮助工程师利用擦除动画。我们还添加了一个图形小部件以更好地显示顺序数据或调整颜色和布局。因此，开始为低功耗系统设计创建 UI 变得更加容易。

审核编辑：郭婷