通过多样化的硬件选项简化电子产品中的图形集成

简介

现代电子和电器通常通过其设计制造质量来判断，其中主要组成部分是图形界面的美学和性能［1，2，3］。这一最新趋势正在影响许多电子和电器制造商在其设计中加入图形显示。然而，许多工程师在电子应用领域拥有专业知识，不一定是图形。此外，图形显示器的处理器和内存要求远远超过非图形电子产品。Microchip通过一套具有集成图形功能的MCU和MPU以及为标准甚至自定义显示器提供拖放代码生成的开发工具解决了这些挑战。

本文详细介绍了电子图形显示器的几个关键趋势，以及这些趋势如何影响嵌入式设计人员/开发人员面临的设计考虑因素和挑战。本文还介绍了具有集成图形功能的精选MCU，以及具有独特图形显示功能的强大软件设计工具生态系统，如何帮助降低开发现代图形显示的学习曲线和复杂性。

新的图形应用带来嵌入式开发困境

世界各地的电子用户现在都熟悉甚至期待家庭中电子设备甚至工业电子产品的高质量图形界面。这是一个持续的趋势，可能受到无处不在的高质量智能手机图形和触摸界面的影响。现在，图形界面很少见的市场正在蓬勃发展，即使是低端或入门级电子产品中的诊断、控制和编程显示界面也是如此。高端电子产品几乎有望具有无缝图形和界面功能，图形显示的性能和美观现在已成为几乎所有电子产品的主要竞争因素。

“当今客户的期望是拥有一个高性能的图形人机界面，”MicrochipMCU32产品营销经理Kurt Parker分享道。“客户希望看到具有响应式电容触摸的更高分辨率的屏幕，并且基本上能够像使用智能手机一样使用它。OEM 将图形和触摸功能与智能手机功能相匹配的效果越好，他们就越能实现更高的产品利润并增加销售额。提供良好的图形设计是一个挑战，但也有明显的好处。

然而，将图形显示器集成到新平台中给可能不熟悉这种复杂图形电子设备的专业人士带来了设计和开发挑战。此外，图形显示/界面的整合还需要额外的电子设备和MCU功能。根据图形的复杂性，设备可能需要功能更强大的MCU，具有额外的存储器，外部图形加速器，外部高速总线路由，多层PCB，额外的屏蔽，更大的电源和相关外部无源元件。随着存储器价格的波动，有效地规划需要外部存储器的设备的产品价格和生产成本是一个新的行业趋势。e 挑战。

此外，与开发必要的设备功能相比，创建图形对象、库和建立软件工具链需要一组单独的专业知识和知识。通常，无论是新的图形开发人员职位还是昂贵的竞争对手，都是必要的，以帮助陷入困境的嵌入式开发人员满足项目截止日期并克服使用图形显示器的学习曲线。

MCU中的集成显卡如何应对图形挑战 Microchip工程师通过几个最新的MCU系列解决了其中的许多挑战

。许多Microchip 16位和32位MCU包括集成图形显示硬件，例如大型集成闪存、大型集成DRAM、各种图形加速器和其他图形支持功能。现代图形显示所需的大量内存必须足够大，以容纳屏幕的每个像素（当包括叠加和透明等显示功能时，通常要大得多），并允许快速读/写周期。DDR2 是驱动消费、医疗和工业应用显示器的理想存储器，并集成到多个 Microchip MCU 系列中。

使用具有完全集成的图形子系统（由显示控制器组成）的 16 位 MCU 允许嵌入式设计直接驱动显示器，而无需外部组件、高速总线或随后的额外 PCB 层和屏蔽，以将高速数字显示信号与敏感的模拟电子器件分开（参见 PIC24F DA 系列 的单片机）。此外，Microchip高度集成的32位MCU解决方案可以驱动各种显示器，包括各种LCD（RGB，STN / CSTN，TFT和一些OLED）。高端MCU还可能包括大量存储器，以包含更大和更多的集成帧缓冲器，以驱动更高分辨率和更复杂的图形功能（参见PIC32MZ EF系列MCU）。此外，一些Microchip MCU还配备了完全集成的高性能2D GPU和附加功能，例如灵活的定时配置，以简化定制显示器的使用（参见PIC32MZ DA系列MCU。 对于高端图形显示器，无论是高速还是高分辨率，可能需要32位MPU。

这些Microchip MPU配备了用于高性能存储器的外部存储器接口，例如LPDDR，DDR2，LPDDR2，DDR3，LPDDR3 / DDR3L和NAND（参见SAMA5 Arm® Cortex-A5® MPU系列）。深度集成、多样化的外设和用户界面功能使其能够与控制面板、服务点 （POS） 终端和高分辨率/便携式消费类设备一起使用。

图形和可视化开发工具加速嵌入式图形开发

为了充分利用高级硬件功能，开发人员通常需要高水平的嵌入式图形编程技能并熟悉一系列设备。否则，通常会有一个陡峭的学习曲线，涉及数小时的试错故障排除。其中一些工作致力于制定可靠的软件工具链和图形资源，以最大限度地减少数字。r 的错误并提供有见地的调试。为了更好地为使用嵌入式图形的设计人员和开发人员提供服务，Microchip提供了几种功能强大的软件工具，其中包括许多面向嵌入式图形的功能，多功能硬件开发工具，甚至培训，以帮助新手图形开发人员快速上手。

在众多嵌入式图形硬件开发工具中，有入门套件、开发板、图形显示原型板、LCD 控制器板、显示模块和与其他 Microchip 开发板兼容的模块化扩展板。其中许多硬件工具使开发人员能够立即开始使用Microchip具有增强图形功能和外设的领先MCU系列开发图形应用程序。例如，PIC32MZ 嵌入式图形入门套件 （DM320008-C） 是带有外部 DRAM 和可选加密版本的图形入门套件，可帮助利用 PIC32MZ DA MCU 系列测试和开发图形应用。

这些硬件工具还与Microchip的旗舰软件开发工具MPLAB X集成开发环境（IDE）和MPLAB Harmony兼容，以及拖放“所见即所得”（WYSIWYG）视觉设计工具Microchip MPLAB® Harmony Graphics Composer（MHGC）。 。图形编辑器被设计为MPLAB Harmony配置器的完全集成组件，使开发人员能够在几分钟内从想法变为工作显示原型。MHGC 工具可以通过生成与作曲家中组装的图形和交互的拖放配置完全匹配的代码来做到这一点。还有一个新的显示管理器插件，有助于加速MPLAB Harmony不支持的非标准显示器的原型设计，这进一步使作曲家与几乎任何显示分辨率和方向兼容。MHGC工具还有几个关键功能，例如事件管理器，资源分配监视器，第三方库集成以及图像，字体和字符串资源管理器。这些功能相结合，可作为熟练图形开发人员的加速工具，并降低新手图形开发人员的进入门槛。

除了软件工具，Microchip还提供各种专业开发的软件库和代码示例，可供开发人员免费使用。开发人员不必尝试合并外部图形库和代码，只需找到他们正在开发的MCU系列和应用程序的相关软件库，并从代码示例中学习或重用代码示例，这些代码示例可以完成嵌入式图形开发的大部分繁重工作。此外，Microchip还与图形硬件和工具的关键供应商合作，这使得查找兼容的GUI工具，开发板，图形设计模块以及原型数量的图形和显示组件比狩猎和啄食方法容易得多。

对于那些需要快速克服嵌入式图形学习曲线的专业开发人员，Microchip还提供多种技术培训服务，包括现场技术培训。瞄准、Microchip 直播、MASTERs 会议、现场培训以及有关的开发人员帮助部分，其中有大量的开发教程和开发问题的关键提示。Microchip的许多专业发展和培训服务在世界各地都有提供，对于需要培训的团队，Microchip的技术培训工程师可以为组织制定定制的议程和现场培训计划。

结论

许多现代电子市场已经饱和图形显示技术和先进的用户界面。带有黑白LCD屏幕的按钮界面对现代消费者和客户来说已经足够的日子已经一去不复返了。智能手机和平板电脑的出现和采用推动了消费者对电子产品的期望，即具有高分辨率和无缝操作的显示器，通常甚至对于以前仅使用简单传统接口的电子产品也是如此。突然需要整合高质量的显示器给许多突然进入嵌入式图形领域的 OEM、设计师和开发人员带来了挑战。幸运的是，Microchip提供了大量硬件、软件、第三方和培训解决方案，帮助开发人员快速跟上现代嵌入式图形的步伐，并加快图形电子设备的上市时间。

审核编辑：郭婷