Mit intelligenten Displays zügig entwickeln

Eine ansprechende und ergonomische grafische Benutzerführung über ein Touch-Display ist heute nicht mehr nur bei Produkten der Consumer-Elektronik ein wichtiges Kriterium für die Akzeptanz und Attraktivität der Produkte. Die Integration einer solchen Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in Form eines einfachen Displays ist jedoch mit einem erheblichen Aufwand für die Entwicklung entsprechender Hard- und Software der Ansteuerungselektronik verbunden. Für diese Aufgabe ist bei den Entwicklern umfangreiches Know-how erforderlich. Eine genauere Kalkulation zeigt, dass sich derartige Eigenentwicklungen deshalb nur für große Stückzahlen rechnen. Bei mittleren und kleinen Stückzahlen bis zur Losgröße 1 helfen intelligente Displays, Entwicklungsaufwand und -zeit so zu reduzieren, dass damit eine wirtschaftliche Lösung möglich wird. Basis dafür ist zum einen die sofort einsetzbare Hardware und zum anderen eine Entwicklungsumgebung (IDE), die eine Simulation des User-Interfaces für Produktmanager und Entwickler vorab ermöglicht. Die Simulation der Anwenderschnittstelle ist dabei integraler Bestandteil der IDE.

Intelligente Alternative

Bild 1: Mit dem ILCD-Simulator lassen sich intelligente Displays nun bereits in sehr frühen Projektphasen testen. Demmel Products

Die von Demmel Products entwickelten ILCDs (Intelligent-LCDs) enthalten alle für die Ansteuerung eines Displays notwendigen Komponenten direkt auf dem Panel. Mit ihren Funktionen und Schnittstellen helfen sie entscheidend, den Entwicklungsaufwand zu begrenzen und kalkulierbar zu machen. Entwickler können damit den Fokus auf das anwendungsspezifische Design richten, anstatt sich der Integration der Displays auf der Elektronik- und Softwareebene widmen zu müssen. Sie senken damit nicht nur Kosten und Komplexität, sondern verkürzen auch die Produkteinführungszeiten.

Ein solches ILCD wird nicht mehr auf Pixelebene angesprochen, sondern über parametrierbare Hochebenen-Kommandos. Damit müssen auch bei komplexen Screen-Layouts nur wenige Byte von der Applikation an das Display gesendet werden. Die Kommunikation mit dem intelligenten Display ist einfacher und weit weniger bandbreitenintensiv als eine direkte Ansteuerung des Displays. Die Anbindung erfolgt über eine der eingebauten Schnittstellen, beispielsweise RS232, USB, I²C oder SPI. Außerdem ist auch eine Anbindung über TCP/IP möglich. Es sind diverse I/O-Funktionen verfügbar, mithilfe derer sich beispielsweise digitale Eingänge sowie Drehgeber, analoge Sensoren oder Leuchtdioden, Relais und Lautsprecher über das Panel anschließen und ansteuern lassen.

Optimierte Management-Software

Bild 2: Management-Software und Display-Panel bilden eine Lösung aus einem Guss. Demmel Products

Einen wesentlichen Bestandteil der Display-Integration stellt die Unterstützung durch eine intuitive Entwicklungsumgebung dar. Demmel Products stellt hierfür den ILCD Manager XE zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eine lizenzfreie IDE, mit der sich alle Panels aus der ILCD-Produktlinie einrichten, konfigurieren, programmieren und testen lassen. Das Tool bietet die Möglichkeit, innerhalb kurzer Zeit Display-Prototypen zu erstellen, die sich rasch in die Serie überleiten lassen. Die Software im aktuellen Windows-Layout bildet zusammen mit den ILCD-Panels einen ganzheitlichen Ansatz zur Entwicklung moderner Benutzerschnittstellen. Sie ermöglicht eine einfache Handhabung der ILCD-Technologie, die es dem Entwickler unter anderem erlaubt, alle benötigten Grafiken, Animationen, Fonts, Textbausteine und Makros im Flash-Speicher des ILCD-Panels abzulegen.

ILCD-Simulator

Die IDE wird ständig weiterentwickelt und ist aktuell in der Version 3.0 verfügbar. Der ILCD-Simulator ist das neueste Feature der Entwicklungsumgebung und eine Besonderheit. Er erlaubt es, ILCD-Projekte ohne ein physikalisch vorhandenes Panel in der Simulation zu testen. Dazu lässt sich jedes aktuell erhältliche Panel auswählen. Die Simulation verhält sich genauso wie ein physikalisch vorhandenes Panel mit all seinen Interfaces, Inputs und Outputs. Über das Menü des Simulator-Fensters lässt sich unter anderem der ILCD-Typ auswählen, die ILCD-Eingänge konfigurieren und das Display rebooten. Die Statuszeile zeigt den aktuellen Zustand der aktiven digitalen Outputs, der Relais-und PWM-Ausgänge sowie die Displayhelligkeit an. Die Touchfelder betätigt man mit der Maus, wobei die kapazitiven Multitouch-Panels hier im Singletouch-Modus laufen. Für die Simulation sind keinerlei Vorkehrungen zu treffen. Ein Projekt, das im Simulator läuft, kann unverändert in die ILCD-Hardware geladen werden und umgekehrt.

Mit dem ILCD-Simulator werden Funktion und Aussehen des grafischen User-Interface getestet – und zwar noch bevor der erste Prototyp mit einem „echten“ ILCD existiert. Diese nun verfügbare Möglichkeit der frühzeitigen User-Interface-Evaluation trägt dazu bei, den Entwicklungsprozess weiter zu verkürzen. Aber auch in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien ist die Simulation hilfreich, da Änderungen im Projekt wesentlich rascher auf das virtuelle ILCD-Panel übertragen und getestet werden. Der Simulator ist zudem besonders für Projekte geeignet, bei denen viele unterschiedliche Beteiligte involviert sind, die an unterschiedlichen Standorten entwickelt werden oder in denen viele Änderungsaufträge vorliegen.

Nach der Simulation speichert man das Projekt auf das entsprechende ILCD, schließt die Hardware an und testet die Mensch-Maschine-Schnittstelle unter realen Bedingungen. Die fertige Anwendung wird dann als Projektdatei für die Serie freigegeben und verteilt.

Selbstverständlich stehen weiterhin für jedes ILCD-Modell Evaluation-Kits zur Verfügung. Diese beinhalten neben dem Evaluation-Board mit herausgeführten Pin-Anschlüssen die erforderlichen Hard- und Software-Komponenten, um innerhalb kurzer Zeit mit dem Programmieren und Testen zu beginnen.

Font-Anti-Aliasing

Bild 3: Font-Anti-Aliasing auf intelligenten Displays ist weltweit einzigartig. Demmel Products

Üblicherweise erstellen Designer Screen-Layouts im Vorfeld, zum Beispiel in Photoshop. Diese Grafiken lassen sich dann beispielsweise als PNG-Daten exportieren und in den ILCD Manager importieren, wobei die Mustertexte der Screen-Layouts ausgelassen werden. Wenn ein intelligentes Display die variablen Texte im Layout „pixelig“ und in nicht ausreichender Qualität einfügt, entwertet dies das Erscheinungsbild und die in die Grafiken investierte Mühe stark. Um dies zu verhindern, kommt auf ILCDs das Font-Anti-Aliasing zum Einsatz – eine weitere Besonderheit der ILCD-Technologie.

Ohne Anti-Aliasing werden die zum Zeichen gehörigen Pixel in einer einzigen Farbe – der Schriftfarbe – dargestellt, ein Verfahren, das zu treppchenförmigen und ausgefransten Buchstabenrändern führen kann. Der in allen ILCDs standardmäßig verfügbare Glättungsalgorithmus sorgt für ein deutlich besseres Schriftbild. Dabei werden die Pixel der Buchstabenränder teilweise in Farbzwischenwerten angezeigt. Die Anzahl dieser Alpha-Wert-Stufen lässt sich mit der Bitanzahl pro Pixel konfigurieren. Ein weiterer Aspekt der Anti-Aliasing-Qualität ist die Auswahl des verwendeten Verfahrens. Der ILCD Manager XE bietet drei Glättungsalgorithmen an, die sich hinsichtlich der verarbeitbaren Schriftgröße und der Font-Typen unterscheiden.

Hilfefunktionen

Zahlreiche Hilfefunktionen unterstützen die Entwicklung mit der IDE und verkürzen die Einarbeitungszeit. Command-Listing, Parameter-Completion und Syntax-Checking/Highlighting helfen direkt beim Erstellen des Projekts. Wird die Maus über ein Kommando bewegt, öffnet sich ein Tooltip mit einer kompakten Syntaxbeschreibung. Außerdem öffnet die Auto-Help-Funktion ein zusätzliches Hilfe-Fenster mit einer ausführlichen Dokumentation. Die automatischen Hilfefunktionen sind abschaltbar.

Die derzeit gut 250 im ILCD-Controller implementierten Befehle sind in Gruppen gegliedert und logisch aufgebaut, wodurch der Entwickler rasch einen Überblick über die Befehlsarten und deren Möglichkeiten bekommt. Die mitgelieferten Beispielprojekte demonstrieren die verschiedenen Features, liefern Design-Ideen und lassen sich bei Bedarf ins Projekt übernehmen. Hinzu kommen die Dokumentation und der auf der Homepage verfügbare Source-Code.

(wp/av)