基本型组态工业串口屏数据手册
版本:V4.0
版本
V0.9 编著文档
描述
V1.0 添加组态控件功能,完善功能描述
V2.0 增添了动画、图标和曲线控件,修正一些错误参数
V3.0 增添了中文输入法、按钮互斥、滑动控件、指令 CRC 校验
V4.0
增添了下拉菜单、选择控件、二维码控件、文本控件颜色改变、批
量文本更新、新增 RS485、带外壳和电容屏系列
日期
2012-05-18
2012-12-15
2013-10-25
2014-07-01
2015-10-01
类别
适用系列
应用领域
内 容
快速入门
文档说明
描述
手册适用基本型 RS232 系列、RS485、电容屏和带外壳系列
工控行业、户外环境、强电磁干扰等
文档包含产品性能参数、外观尺寸、指令集使用和电容屏安装教材等
大致了解文档内容后,安装配套的 VisualTFT 上位机软件
,然后下载教学视频,即可 30 分钟内学会开发。
评估或开发阶段,工程师无需购买硬件,直接使用内嵌的《虚拟串口屏》
与单片机进行通讯,也支持 Keil 环境下直接调试,与真实硬件操作一
样。
基本型串口屏的诞生背景
工控领域中彩色 TFT 已成主流;
单色屏色彩差、内容少、不支持触控已无法满足当前用户体验;
市场上大部分 8051、PIC、AVR 和 Cortex-M3 等单片机都不支持 TFT 驱动外设,即便
部分 M3/M4、ARM9 支持 TFT 外设,若要解决高分辨率显示、图片文字刷新快、3 天内完
成程序开发,依然存在一定的难度;
客户不希望更改自己处理器平台,又需要短时间内升级为 TFT 触摸彩屏功能;
时间就是金钱。串口屏的问世,彻底将用户控制和显示部分分离出来。用户无需更改设
计平台和核心控制代码,只需在原来的代码基础上增加串口发送和接收函数,即可让自己的
产品快速升级到真彩屏,提高市场竞争力!
基本型组态串口屏设计架构
推出的工业串口屏是集 TFT 显示驱动、图
片字库存储、GUI 操作、RTC 显示及各种组态控件于一体的串口显示终端。用户单片机只
需要发送相应的串口指令就可以轻松实现文本、图片和曲线显示。
系统处理器采用 Cortex-M3+高速 FPGA 双核设计,ARM 主要进行协议解析和 USB 图
片下载,FPGA 主要实现 Nandflash 的图片读取和 TFT 控制显示。内部结构如图 A 所示。
RTC时钟
4*4 矩阵键盘
SD卡
SDRAM
64 Mbit
CORTEX-M3
(72MHZ)
RXD
TXD
串口指
令缓存
区
指令解
析
与执行
外设控制
总线通讯接口
USB 协议解析
写 NAND
FPGA
(450MHZ)
SDRAM控制器
TFT 控制
读 NAND
USB2.0
NANDFLASH 1Gbit
(图片、字库、声音、数据)
图 A 基本型串口屏内部结构图
TFT LCD
选择“Cortex-M3+ FPGA”双核架构的主要优势在于:(1) FPGA 为可编程逻辑器件,主
频高、内部指令并行处理,可轻松驱动类似 1440*900 分辨率的 TFT,刷新速度快;(2)纯硬
件驱动,整个系统无操作系统或 OS,上电即运行,连续 24*7*365h 不断电均能可靠工作,
无垃圾冗余文件;(3) 核心部件为工业常规器件,10 年以上不断货。
系统在无指令接收的状态下,ARM 基本处于空闲状态,所有大负荷的数据读取和显示
刷新工作全部由 FPGA 纯硬件独立完成,该架构特点从某种程度上确保了系统的健壮性和
抗干扰性能强。由于 FPGA 内部是采用并行处理机制,所以 Nandflash 的数据读取、SDRAM
的写入和 RGB 数据输出全部在同一个时钟节拍下执行,确保了系统图片更新速度快,响应
时间快等特点。下图 B 为 7 寸基本型 RS232 组态屏的大致 PCB 实物图。
设备内部有 4.7K 字节的指令缓存区,用户主机可无等待、连续发送多条指令后退出串
图 B 基本型串口屏系统电路图
口程序。整个过程操作简单,程序代码量大大降低。
操作与创新-- 30 分钟完成 UI 界面设计
任何大彩用户只需要 3 个步骤,即可 30 分钟内完成复杂的人机交互设计。
1. 准备美工素材。
安排美工人员将开机画面、文本背景、按钮图标和提示框等产品所需图片设计好。
2. 利用配套的 VisualTFT 软件进行画面编辑、控件配置和图片下载。
首先利用配套的上位机 VisualTFT 软件,将预先设计好的美工图片进行界面排版和控件
配置,然后运行 “虚拟串口屏”进行模拟仿真,最后通过 USB/SD/UART 将整个工程下载到
串口屏内部存储器中。PC 软件会对工程中的每个画面、图片和控件分配一个唯一的 ID 号。
3. 用户单片机监听和发送相应的串口指令控制画面显示。
工程下载到屏内后,一旦按下画面某个按钮,用户 MCU 串口就会收到屏幕上传的按钮
ID 信息或坐标值。通过对 ID 号进行解析,用户即可获取当前按钮的画面位置和功能属性,
这样就可以控制相关外围设备动作或画面更新显示。
对于无触摸产品,用户单片机无需监听按钮 ID 上传的信息,只需发送相关指令进行画
面切换和文本图片显示等。
VisualTFT 上位机软件特性
VisualTFT 是我司自主创新开发的一款功能强大的串口屏开发调试软件,内嵌国内独家
首款“虚拟串口屏”。用户新建工程后,导入设计好的美工图片,然后对每个画面中的按钮
和其它控件进行配置,模拟仿真正确后,最后将整个工程下载到串口屏中。设备与 PC 联机
成功后,即可模拟单片机发送指令,如图 C 所示。
软件主要功能如下:
图 C VisualTFT 主界面
VisualTFT IDE 环境操作人性化,界面美观大方;
软件集成了常用图标、按钮和键盘等矢量图,降低美工难度;
画面支持图片缩放、文字编辑和元素拷贝等常用操作功能;
工程编译后为每个画面、图片和控件分配唯一 ID 编号;
支持各种组态控件:按钮、文本、进度条、仪表、曲线、下拉菜单、二维码等;
内嵌“虚拟串口屏”仿真器,直接 KEIL 下调试,无需购买硬件照样评估和开发;
支持二进制文件烧录,量产更方便安全。
根据用户需求,定制特殊的 PC 软件功能;
什么是“虚拟串口屏”?
用户新建好工程、配置和编译无误后,就可以运行它来测试界面设计是否正确,仿真结
果与真实串口屏一模一样。
即便用户在没有购买硬件的前期下,通过自己单片机 RS232 串口与“虚拟串口屏”直接
相连,也可以进行相互通信,鼠标点击按钮就会立刻上传按钮控件 ID 或坐标信息,如图 D
所示。一旦“虚拟串口屏”调试通过,真实硬件无需再调试,直接下载即可。
图 D 用户单片机串口与“虚拟串口屏”联机调试
为了进一步提高开发效率,用户还可以通过 Keil 开发环境与“虚拟串口屏”进行绑定
Debug 调试。程序单步调试时,所有运行结果都可以在“虚拟串口屏”上呈现,大大节省工
程师开发时间,如图 E 所示。一旦工程界面有所改变,用户不再需要重新下载图片到串口
屏。所有项目前期评估都可以基于 PC 端来完成。
下载《 如何
实现 KEIL 开发环境与虚拟串口屏绑定调试》文档。
图 E Keil 开发环境与虚拟串口屏绑定调试
产品概要
型号和尺寸
核心处理器单元
– 采用 32 位 Cortex-M3 内核 + 高速 FPGA 架构;
– 无操作系统,FPGA 纯硬件驱动显示,高可靠,上电即运行,零启动时间;
图片与字库存储空间
– 内置 1Gbit Flash,其中字库占用 128Mbit,支持任意大小图片存储,折算全屏
图片计算,不同尺寸图片存储数量如下:
尺寸
3.5〃
4.3〃
5.0〃
5.6〃 7.0〃
7.0〃HD
8.0〃
10.4〃
数量(张)
778
457
155
190
155
96
124
124
注:存储器最大可扩展为 8GBit 空间
与用户单片机通信接口
– RS232 或 TTL 串口(可设置),TTL 适应 3.3/5V IO 系统;
– RS485,只适合 RS485 系列产品;
图片下载接口
– USB/SD/UART,研发建议使用 USB 下载,量产使用 SD 卡,不推荐串口下
载;
硬件功能特性
– 16 位真彩色 RGB 显示(64K 色);
– 内置标准 8*16、12*24、16*32、32*64 ASCII 字库,16*16、24*24GBK 和 32*32、
64*64 GB2312 等字库,用户可自定义任意 windows 字库;
– 支持 BMP、JPEG、WMF、PNG 和 GIF 等图片格式下载;
– 支持任意位置文本、图片、GIF 动画和常用 GUI 显示;
– 拥有多种组态控件:按钮控件、文本控件、下拉控件、进度条控件、仪表控
件、曲线控件、滑块控件、选择控件、图标控件、动画控件、时钟控件和二
维码控件等;
– 系统内置虚拟键盘,支持中英文输入法,可自定义系统键盘;
– 支持左右、上下滑动切换屏幕;
– 支持对内指令操作,无需用户 MCU 参与,实现按钮互斥、文本配合显示等;
– 支持自定义按钮输出指令;
– 波特率设置范围 1200-2Mbps;
– 255 级背光调节和自动屏保模式;
– 支持 SD 卡现场升级和脱机量产功能;
– 以上功能满足 99.5%的客户项目开发需求;
– 按需定制,满足用户一切需求;提供 ODM 服务,500PCS 以上免费定制。
组态控件特点
–
按钮控件
通过上位机 VisualTFT 软件对工程画面中的所有按钮进行配置,无需用户程
序参与,即可实现屏幕切换、按钮按下或弹起、按钮互斥和自定义指令输出;画
面中任何按钮被按下或弹起,屏幕都会将该按钮的 ID 和状态值上传给用户,用
户单片机接收串口指令并解析,即可判断当前按钮的动作。
– 文本控件
– 用户预先通过上位机将文本在画面中的显示坐标、颜色、字体和背景色设置
好,这些文本属性会随着图片一起下载到屏幕配置文件中,然后用户单片机
只需对相应的文本 ID 发送字符数据即可完成显示。
– 动画控件
实现用户任意时刻控制 GIF 动画的播放、停止、暂停、上下帧和指定帧播放。
– 图标控件
实现用户在画面同一位置完成不同状态图切换显示,例如:加热、制冷状态
图标切换、手机电量变化、设备 WIFI 信号强弱、环形进度显示等。
– 曲线控件
用户单片机只需发送 AD 采样过来的 HEX 数据,屏幕就会自动进行拟合,前后
左右推移显示,无需单片机参与;还可以对 AD 采样数据进行放大或缩小,然后
在屏幕进行显示。
– 仪表控件
通过上位机预先对仪表盘进行设置,用户只需要发送相应数值即可实现指针
转动。假如表盘刻度范围为 0-180,用户只需发送数值 90,指针将自动转到 90
刻度处。
– 进度条控件
通过上位机预先对进度条的方向、起始值、终止值、前景和背景图等参数进
行设置,用户只需要发送对应的显示数值,即可实现进度条递增或递减。
– 滑块控件
通过上位机预先对滑块的游标大小、刻度值、起始值、终止值和背景图等参