一 ، التحدي الأساسي لبرنامج تشغيل شاشة رمز القطاع: انتقال التعقيد من ثابت إلى ديناميكي
يعتمد مبدأ العرض لشاشة رمز القطاع على خصائص انحراف المجال الكهربائي للجزيئات البلورية السائلة ، ويتم تحقيق عرض الأرقام أو الأحرف أو الرسومات البسيطة عن طريق التحكم في سطوع القطاعات المختلفة. يمكن تقسيم طرق القيادة إلى فئتين: القيادة الثابتة والقيادة الديناميكية ، ويعتمد اختيار نظام القيادة مباشرة على متطلبات العرض وموارد الأجهزة.
1. القيادة الثابتة: جدوى القيادة المباشرة في سيناريوهات بسيطة
بالنسبة لشاشات رمز قطاع محرك الأقراص الثابتة مع عدد أقل من الأجزاء (مثل 8 - ، يمكن تحقيق موارد منفذ IO Microcontroller ، من الناحية النظرية ، يمكن تحقيق القيادة من الناحية النظرية عن طريق إخراج مستويات عالية ومنخفضة مباشرة. على سبيل المثال ، في الآلات الحاسبة الإلكترونية ، تستخدم بعض الحلول المنخفضة المنافذ GPIO من MCU مثل STM32 للتحكم مباشرة في COM (المحطة المشتركة) و SEG (محطة القطاع) لشاشة رمز القطاع ، ومحاكاة إشارات التوقيت من خلال البرامج. ومع ذلك ، فإن هذا النهج له قيود كبيرة:
دقة التحكم في التوقيت غير الكافية: تحتاج برامج تشغيل شاشة LCD إلى اتباع دقة دورة العمل والتحيز بجهد التحيز ، ويمكن أن تؤدي المحاكاة اليدوية بسهولة إلى عرض وميض أو انخفاض التباين.
استخدام الموارد العالية: يتطلب شاشة رمز قطاع 16 × 2 على سبيل المثال ، برنامج تشغيل ثابت 32 منفذ IO ، وهو ما يتجاوز بكثير عدد الدبوس الخاص بـ MCU العادي.
صعوبة في إدارة الطاقة: عدم وجود آلية تحديث ديناميكية ، قد يؤدي مصطلح امدادات الطاقة الطويلة - إلى استقطاب LCD وقصير خدمة الخدمة.
2. القيادة الديناميكية: الحواجز التكنولوجية في السيناريوهات المعقدة
عندما يتجاوز عدد رموز القطاع 16 أو شاشة رمادية متعددة- ، تكون الشاشة الرمادية ذات المستوى مطلوبًا ، تصبح القيادة الديناميكية خيارًا لا مفر منه. يتمثل المبدأ الأساسي في تنشيط كل صف (COM) وبيانات عمود الإخراج (SEG) من خلال المسح الضوئي للوقت ، مع استخدام تأثير الثبات للإدراك البصري البشري لتشكيل صورة مستقرة. ومع ذلك ، فإن القيادة الديناميكية تفرض متطلبات الأجهزة الأعلى:
توليد الجهد التحيز: من الضروري إنشاء جهد تحيز 1/2 أو 1/3 أو 1/4 لتحسين التباين. تخطط تقسيم الجهد المقاوم التقليدي لها دوائر معقدة وسوء الاستقرار.
شكل الموجة الدافعة للتيار المتردد: تتطلب مواد LCD متناوبة من الفولتية الإيجابية والسلبية لتجنب الاستقطاب ، والمحاكاة اليدوية تتطلب التحكم الدقيق في توقيت انعكاس القطبية.
تحسين معدل التحديث: معدل تحديث منخفض (<60Hz) can cause flickering, while a high refresh rate increases power consumption, and a balance needs to be struck between the two.
عند أخذ لوحة معلومات السيارة كمثال ، تحتاج شاشة رمز القطاع إلى عرض مجموعات متعددة من البيانات مثل السرعة ومستوى الوقود ودرجة حرارة الماء في وقت واحد. إذا تم استخدام متحكم microcontroller مباشرة للقيادة الديناميكية ، فسيزيد تعقيد البرنامج بشكل كبير وسيكون من الصعب إصدار شهادة EMC.
2 ، رقائق السائقين المتخصصة: المزايا التكنولوجية وخيارات الصناعة
في مواجهة التحديات التكنولوجية للقيادة الديناميكية ، أصبحت رقائق سائق LCD المخصصة (مثل HT1621 ، PCF8576 ، BH67F5255 ، وما إلى ذلك) الحل الرئيسي في الصناعة مع تصميم متكامل. تنعكس قيمها الأساسية في الجوانب الأربعة التالية:
1. تحسين موارد الأجهزة: من "كثافة الدبوس" إلى "الحد الأدنى من المنفذ التسلسلي"
يتطلب مخطط القيادة المباشر التقليدية مئات منافذ IO ، في حين تضغط رقائق الرقائق المخصصة على دبابيس الاتصال إلى 3-4 من خلال واجهات SPI/I ². على سبيل المثال ، يدعم HT1621B من HOLTEK عرض رمز القطاع 32 × 4 ويتطلب فقط واجهة SPI 3 أسلاك لإكمال نقل البيانات ، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. في ترموستات المنزل الذكي ، يقلل هذا الحل معدل إشغال الدبوس للرقابة الرئيسية MCU من 70 ٪ إلى 20 ٪ ، مع الحفاظ على موارد لوظائف مثل اللمس والاتصال اللاسلكي.
2. تحسين أداء القيادة: من "بالكاد قابل للاستخدام" إلى "استقرار الصف الصناعي"
تم تجهيز الشريحة المخصصة ببناء - في دائرة منظم الجهد ، وحدة التعزيز ، وحماية ESD ، والتي يمكن أن تتكيف مع نطاق درجة حرارة واسعة من - 40 درجة ~ 105 درجة وصدمة كهربائية 8KV. مع أخذ مقياس تأكسج المعدات الطبية على سبيل المثال ، يدمج BH67F5255 سائق ADC و LCD على مدار 24 بت ، والذي يمكن أن يحافظ على دقة القياس بنسبة 0.01 ٪ في وضع الطاقة المنخفضة. مرت دائرة القيادة الخاصة بها شهادة السلامة IEC 60730 ، مما يضمن موثوقية الاستخدام السريري.
3. ثورة كفاءة التنمية: من "تكديس الكود" إلى "استدعاء وظيفة المكتبة"
توفر الشركات المصنعة لرقائق برنامج التشغيل الرئيسية مجموعة أدوات تطوير كاملة ، بما في ذلك مكتبات توافق KEIL ، وأدوات التكوين الرسومية ، وفتح مكدسات بروتوكول المصدر-. على سبيل المثال ، يتضمن مستودع GitHub Holtek مكتبة اتصال Modbus/Canopen ، والتي تتيح للمطورين إكمال تهيئة العرض في غضون ساعة واحدة عن طريق استدعاء وظائف API ، مما يقلل من دورة التطوير بنسبة 70 ٪ مقارنة بالحلول التقليدية. في مشروع السجائر الإلكترونية ، استخدم فريق شريحة برنامج التشغيل HT16K33 ، مما قلل من حجم الكود من 3000 خط إلى 500 خط ودعم وظيفة ترقية OTA.
4. تحسين التكلفة الشامل: من "Short - التوفير" إلى "Long - تخفيض التكلفة المصطلح"
على الرغم من أن سعر وحدة الرقائق المخصصة (0.3-1.5) أعلى من سعر حلول المكونات المنفصلة ، فإن تكاملها المحسن يمكن أن يقلل من طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وخفض تكاليف BOM ، وانخفاض معدلات عيب الإنتاج. أخذ لوحات PLC الصناعية على سبيل المثال ، بعد تبني رقائق السائقين PCF8576 ، انخفضت تكاليف المواد بنسبة 18 ٪ ، وتم تخفيض تكاليف الصيانة السنوية بمقدار 20000 دولار بسبب انخفاض معدلات الفشل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تيار النوم لشريحة السائق منخفض إلى 1 μ A ، والذي يمكن أن يمتد عمر البطارية بأكثر من 30 ٪ في الأجهزة التي تعمل بالبطارية.
3 ، سيناريو الاستثناء: متى يمكن تجاوز الرقائق المخصصة؟
على الرغم من أن رقائق السائقين المخصصة لها مزايا كبيرة ، إلا أن القيادة المباشرة لا تزال معقولة في السيناريوهات المحددة التالية:
متطلبات التكلفة المنخفضة للغاية: مثل السجائر الإلكترونية التي يمكن التخلص منها ، والهدايا الترويجية ، وما إلى ذلك ، باستخدام STM8 وغيرها من أنابيب رقمية MCU المباشرة المكونة من 8 بت ، يمكن التحكم في تكاليف BOM في حدود 0.5 دولار.
متطلبات العرض الحد الأدنى: يمكن للأجهزة التي تحتاج فقط إلى عرض حالة "ON/OFF" التحكم في شاشة رمز قطاع برنامج تشغيل MOSFET من خلال منفذ IO واحد ، دون الحاجة إلى توقيت معقد.
التحقق من النماذج الأولية: في المراحل المبكرة من التطوير ، يمكن أن يؤدي استخدام لوحة تطوير Arduino لدفع شاشة رمز القطعة إلى تسريع التحقق الوظيفي ، والتوصل لاحقًا إلى حلول رقائق مخصصة.
