由于操作員現在與工業機器或過程交互的圖形化、可視化方式，曾經簡單地稱為“操作員面板”或“終端”的人機界面正在迅速變化。有一次，這些系統的設計者可以使用三行分段 LCD 顯示器。今天，隨著設計人員利用它們提供的美觀、靈活性和成本優勢，LCD 接口正在迅速取代傳統的 LED 和段式 LCD 顯示器。

　　除此之外，高分辨率 LCD 正在成為常態，當人們考慮到如今工業設備操作員回家時，他或她 9 歲的女兒在高分辨率顯示器 iPad 或安卓平板電腦。可以看出，使用連接在價值百萬美元的工業機械上的單色讀數器很快就會變得不令人滿意。更重要的是，管理層也開始認識到高分辨率視覺顯示器可以大大提高人和機器的效率和生產力。本文將研究具有圖形控制功能的微控制器，特別強調那些可以處理高分辨率顯示器的微控制器。

　　一、一些顯示數據

　　當今相當多的約 10 英寸平板電腦以 1366 × 768 分辨率格式顯示信息、照片或視頻，但更好的是 1920 × 1080 顯示器，有些甚至提供多點觸控電容式觸摸屏。iPad 有一個 2048 × 1536 的屏幕，而 Google Nexus 10 有一個“令人眼花繚亂”的 2560 × 1600 （300 ppi） 顯示屏。

　　大多數 LCD 面板接口是 LVDS（6 位或 8 位）。以下是常見的顯示分辨率及其圖片寬度/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

　　在我們探索設計用于控制的部件之前這些視覺設備，讓我們來看一個示例工業觸摸屏顯示器。這Touch Revolution F10A-0102是一款 8.8 英寸、1024 × 600 分辨率的顯示器，具有 LVDS 接口和投射電容式觸控。它采用 5 V 電源供電，電流為 12 至 20 mA，視角為 45 度。該公司的 Fusion 觸摸顯示器包括一個直接安裝在柔性尾部 （Chip on Flex） 上的集成觸摸控制器系統。Fusion 控制器運行 Touch Revolution 的專有固件，能夠以高報告率跟蹤至少兩個明確的接觸點。

　　一些具有高分辨率圖形控制的 MCU

　　現在讓我們來看三個具有高分辨率圖形接口的微控制器示例。ATSAMA5D334

　　_Atmel（圖 1）是一款基于 536 MHz Cortex?-A5 內核的高能效嵌入式處理器。該芯片在低功耗模式下實現了 166 MHz 的系統帶寬，功耗低于 0.5 mW。它具有一個浮點單元和一個與 39 個 DMA 通道相關的多層內部總線架構。該芯片沒有內部程序存儲器，支持 DDR2/LPDDR/LPDDR2 和具有 24 位 ECC 的 MLC NAND Flash。

　　該 IC 的 LCD 控制器支持硬件加速圖像合成的覆蓋、觸摸屏界面和 CMOS 傳感器界面。該控制器具有覆蓋、alpha 混合、旋轉、縮放和色彩空間轉換。為了設置這些方面，IC 有 177 個控制寄存器。它支持掃描有源 TFT 顯示屏，分辨率高達 2048 × 2048，通過空間抖動單元具有 12、16、18 和 24 位輸出模式，1、2、4、8 位/像素（托盤化）、12、16、18、19、24、25 和 32 位/像素（非托盤化）和一個硬件光標。

　　通信外設包括具有 IEEE-1588 的千兆位 EMAC（SAMA5D31 中的 10/100 EMAC）、CAN、UART、SPI 和 I2C。它具有安全啟動機制、硬件加速加密（AES、TDES）和散列函數（SHA）。

　　324 球 LFBGA 封裝 IC 針對控制面板/HMI 以及在工業和消費類設計中需要高水平連接性的應用進行了優化。它的低功耗使其特別適用于電池供電的設備。該芯片在 400 MHz 完全運行時消耗 88 mA，在超低功耗模式下在 32 kHz 時消耗 432 μA。德州儀器AM3359

　　_ 是具有 720 MHz Sitara Cortex-A8 內核、高分辨率圖形和電阻式觸摸控制的圖形引擎。該芯片沒有閃存，具有 176 KB 引導 ROM 和 32 KB L1 指令和數據緩存，以及 256 KB L2 緩存。它具有 DDR2、DDR3、DDR3L 外部存儲器接口。

　　該芯片的 LCD 控制器提供高達 24 位的數據輸出、8 位/像素 （RGB） 和高達 2048 × 2048 的分辨率。該器件具有兩個獨立的控制器，即光柵控制器和 LCD 接口顯示驅動器 （LIDD） 控制器。 每個控制器獨立于另一個控制器運行，并且在任何給定時間只有一個控制器處于活動狀態。該 IC 支持無源和有源矩陣 LCD 顯示器，并具有 DMA 引擎，可從外部幀緩沖區提取數據，而不會通過中斷給處理器帶來負擔。該 IC 還具有 SGX530 3D 圖形引擎。

　　該芯片具有加密硬件加速器（AES、SHA、PKA、RNG）、唯一設備標識、一個 8 通道 12 位 SAR A/D 轉換器、三個 32 位增強捕獲模塊、兩個 CAN 端口、USB 2.0 和兩個工業千兆以太網 MAC。該 IC 采用 324NFBGA 封裝。待機功率僅為 7 mW。有功功率為 395 至 83 mW。

　　TI 的TMDSSK3358開發套件（圖 2）是查看潛在 AM3359 設計的好方法。通用 EVM 是一個獨立的測試、開發和評估模塊系統，使開發人員能夠圍繞 AM335x 處理器子系統編寫軟件和開發硬件。

　　AM335x 子系統的主要元素已經在 EVM 的基板上可用，這為開發人員提供了大多數通用型項目所需的基本資源，這些項目包含 AM335x 作為主處理器。EVM 中內置了其他典型類型的外圍設備，例如內存、傳感器、LCD、以太網 PHY 等，因此無需大量額外硬件資源即可快速對預期系統進行建模。NXP Semiconductors

　　的LPC4357FET256微控制器（圖 3）似乎擁有許多應用程序中想要的一切。它具有 204 MHz Cortex-M4 和 Cortex-M0 處理器以及 1 MB 閃存。IC 的 LCD 控制器具有 DMA 支持和高達 1024 × 768 的可編程顯示分辨率。它支持單色和彩色 STN 面板和 TFT 彩色面板，并具有 1/2/4/8 位/像素顏色查找表和16/24 位直接像素映射。

　　圖 ：具有圖形控制和 1 MB 閃存的兩核 LPC4357FET256 的框圖。

　　Cortex-M4 具有支持八個區域的內存保護單元、硬件浮點單元、不可屏蔽的中斷輸入以及 JTAG 和串行線調試。此外，還有一個帶 RMII 和 MII 接口的 10/100T 以太網 MAC、一個 CAN 端口、兩個 USB 2.0 接口、136 KB 的 SRAM、兩個獨立的 32 KB SRAM 塊和一個四通道 SPI 閃存接口。它有兩個 10 位 A/D 轉換器和一個 10 位 D/A。該芯片的電源電流約為 45 mA，頻率為 120 MHz，電源電壓為 2.2 至 3.6 V，無外圍設備，采用 17 × 17 mm 封裝。

　　Embedded Artists為這款處理器制作了一個很好的開發套件——部件號EA-OEM-511。

　　圖形顯示和菜單的使用已成為實現現代用戶界面的首選方法，為定制提供靈活性并適應大量用例。正如我們所看到的，MCU 配備了可以驅動高分辨率 LCD 的集成圖形控制器，供應商現在為他們的客戶提供開發套件和訪問強大的圖形庫和/或第三方 GUI 開發工具，這可以大大簡化他們的設計和加快上市時間。