Eine ansprechende und ergonomische grafische Benutzerführung über ein Touchdisplay ist immer öfter ein Kriterium für die Akzeptanz von Produkten. Die Integration einer solchen Mensch-Maschine-Schnittstelle (Man Machine Interface – MMI) ist mit einem erheblichen Entwicklungsaufwand für die entsprechende Hard- und Software der Ansteuerungselektronik verbunden. Vor allem ist bei den Entwicklern umfangreiches Know-how für diese Aufgabenstellung erforderlich.

Auf einen Blick

Der entscheidende Vorteil bei der Verwendung intelligenter Displays ergibt sich aus dem wesentlich einfacheren Design-In in die Anwendung. Die daraus resultierende, deutlich beschleunigte Markteinführung basiert nicht nur auf den leicht anzusteuernden intelligenten Displays mit ihren umfangreichen Features, sondern auch auf der zugehörigen Management-Software sowie Informationen und Support vom Hersteller.

LCD-Panels nach dem heutigen Stand der Technik benötigen typischerweise einen 32-Bit-Mikrocontroller, ausreichend RAM- und Flash-Speicher und einen Display-Controller. Zudem müssen für ein ansprechendes Design meist teure Grafikbibliotheken zugekauft werden, die oftmals erst an die bestehende Hardware anzupassen sind. Nicht zu unterschätzen sind auch vielfach fehlende oder unvollständige Informationen und Displayspezifikationen. Gleichgültig, ob eine derartige LCD-Ansteuerung von Grund auf entwickelt oder ein zugekauftes Board angepasst wird: eine genauere Kalkulation zeigt, dass sich Eigenentwicklungen nur für große Stückzahlen rechnen.

Die intelligente Alternative

Die von Demmel entwickelten iLCDs enthalten alle für die Ansteuerung eines Displays notwendigen Komponenten direkt auf dem Panel. Ein solches iLCD wird nicht mehr auf Pixelebene angesprochen, sondern über parametrierbare High-Level-Kommandos, so dass die Applikation auch bei komplexen Screen-Layouts nur wenige Bytes an das Display senden muss. Die Kommunikation mit dem intelligenten Display ist dadurch 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. Zudem sind diverse I/O-Funktionen verfügbar, mit Hilfe derer sich beispielsweise Leuchtdioden, Lautsprecher, Drehgeber oder Relais über das Panel anschließen und ansteuern lassen.

Intelligente Displays lassen sich über High-Level-Kommandos ansprechen.

Intelligente Displays lassen sich über High-Level-Kommandos ansprechen.Demmel

Auf den iLCDs läuft kein Betriebssystem sondern ein mit stabiler Firmware ausgestatteter Controller, den man nicht erst hochfahren muss. Durch den Verzicht auf ein Betriebssystem entsteht keinerlei Bootzeit, so dass die volle Funktionalität unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung zur Verfügung steht. Diese Robustheit entspricht den Anforderungen aus der Industrie und ist auch für extrem kritische Anwendungen wie beispielsweise medizintechnische Geräte geeignet, die keine Systemabstürze erlauben.

Resistiv – kapazitiv – intuitiv

Ein MMI dient nicht nur zur Anzeige sondern gewährt auch die Möglichkeit, aktiv in einen Vorgang einzugreifen. Bei den iLCDs erfolgt dies über ein resistives Touchpanel und bei ausgewählten Modellen über ein Projected Capacitive Touchpanel (P-Cap). Resistive Touchpanels sind relativ günstig und langlebig, sofern sie nicht mit spitzen oder scharfen Gegenständen in Berührung kommen. Sie reagieren auf physischen Druck und lassen sich daher auch mit Handschuhen und Touchpens bedienen. Auch aus elektrotechnischer Sicht sind resistive Touchpanels einfach zu handhaben, sodass der Entwickler sofort und ohne Anpassungen mit der Integration beginnen kann.

Prototyp einer Anzeigeeinheit

Prototyp einer AnzeigeeinheitDemmel

Projected Capacitive Touchpanels hingegen sind dort interessant, wo raue Umgebungsbedingungen herrschen oder Schutz vor Vandalismus erforderlich ist. Diese Panels reagieren auf Kapazitätsänderungen, sie lassen sich daher hinter Glas verschiedener Dicke verbauen. Bei kapazitiven Touchpanels muss auf die konkrete Einbausituation Rücksicht genommen werden. Je nach Anwendung sind die kapazitiven Kopplungen unterschiedlich, weshalb die kapazitiven iLCDs Touchpanel-Parameter bereitstellen, um die optimale Bedienbarkeit zu sichern. Interessant sind die Modelle mit P-Cap auch wegen der Unterstützung der Multitouch-Bedienung und der Erkennung von Gesten. Über Konfigurationsparameter lassen sich bis zu fünf Touchpoints aktivieren. Gesten sind für die jeweilige Anwendung in ihrer Wirkung frei definiert.

Sowohl resistive als auch kapazitive iLCDs unterstützen bis zu 64 in ihren Abmessungen frei definierbare Touchfelder. Diesen lässt sich beim Drücken oder Loslassen jeweils eine Aktion zuordnen. Sie sind auch in der Lage, ein frei definierbares, eindeutig zuordenbares Zeichen an die Applikation zurückzuliefern.

Controller und Speicher integriert

Alle iLCDs von Demmel haben einen schnellen Controller und einen Flash- sowie einen RAM-Speicher am Panel integriert. Der integrierte 128-MByte-Flash-Speicher hat Platz für eine große Anzahl von Grafiken, Fonts, Textbausteinen und Makros. Die Anzahl der Grafiken ist lediglich durch die Speichergröße begrenzt, welche sich mit einer On-board-Micro-SD-Karte nochmals erweitern lässt. Die Karte ist zudem hilfreich in der Entwicklung, da man darauf Dateien ablegen kann, die sich nicht ändern. Das spart Zeit beim Hochladen geänderter Projekte vor dem nächsten Testlauf. Die Micro-SD-Karte ermöglicht außerdem ein Übertragen von Projekten in den Flashspeicher, was ein Update der Nutzerapplikation auch im Feld ermöglicht. Neben Grafiken und Projekten lassen sich hier auch beliebige Dateien wie applikationsspezifische Log-Files von der ansteuernden Anwendung ablegen.

Das ausreichend dimensionierte RAM gestattet das Anlegen von bis acht Screens, die unabhängig voneinander im Hintergrund gezeichnet und sich bei Bedarf anzeigen lassen. Mit dem zusätzlich verwirklichten Viewport-Konzept lässt sich ein benutzerdefinierter Ausschnitt eines Screens realisieren. Ein Viewport hat die gleichen Eigenschaften wie ein Screen und funktioniert im Wesentlichen wie ein Screen im Screen. Damit lassen sich definierte Anzeigebereiche aktualisieren und ein Scrolling innerhalb solcher Bereiche realisieren.

Die intelligenten LCDs können beliebige Fonts speichern. Dank Unicode lassen sich selbst nicht-lateinische Sprachen und Schriften unterstützen und können in jeder gewünschten Orientierung mit Umbruch und Alignment angezeigt werden. In Verbindung mit Textbausteinen vereinfachen Unicode-Zeichensätze den internationalen Einsatz von Geräten erheblich.

Command Listing für die Draw-Kommandos; die Anwahl des gewünschten Kommandos erfolgt per Doppelklick.

Command Listing für die Draw-Kommandos; die Anwahl des gewünschten Kommandos erfolgt per Doppelklick.Demmel

Ausgefeilte Screen-Design-Befehle ermöglichen hochwertige Darstellungen, wobei dank vielfältiger Freiheiten bei den Funktionsparametern sogar Bilder mit 3D-Anmutung erzeugen lassen. Flächen lassen sich mit frei definierbaren Kachelmustern füllen. Ein weiteres Beispiel ist die Abdunkelung von Displaybereichen unter Verwendung eines Alpha-Werts, um die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten, normal hellen Bereich zu lenken. Grafische Elemente kann man entweder direkt am Panel erzeugen oder vorab in einem Bildbearbeitungsprogramm entwickeln und dann als BMP-, JPEG-, PNG- oder Animated-GIF-Datei in den Speicher des Panels laden. Die Darstellung erfolgt bandbreitenschonend mittels eines Befehls oder Makroaufrufs.

Lizenzfreie Management-Software

Zur Projektierung gehört eine passende Management-Software, die mit dem iLCD Manager XE zur Verfügung steht. Dabei handelt es sich um eine lizenzfreie Entwicklungsumgebung, mit der sich alle Panels aus der iLCD-Produktlinie einrichten, konfigurieren, programmieren und testen lassen. Die Software im aktuellen Windows-Layout erlaubt eine intuitive Handhabung, und zahlreiche Hilfefunktionen unterstützen die Entwicklung, sodass eine lange Einarbeitungszeit entfällt. Command Listing, Parameter Completion und Syntax Checking/Highlighting helfen direkt beim Erstellen des Projekts, und wenn die Maus über ein Kommando bewegt wird, öffnet sich ein Tooltip mit einer kompakten Syntaxbeschreibung. Außerdem öffnet die Auto-Help-Funktion ein zusätzliches Hilfe-Fenster mit einer ausführlichen Beschreibung.

Parameter Completion führt mit wenigen Klicks zum gewünschten Design.

Parameter Completion führt mit wenigen Klicks zum gewünschten Design.Demmel

Die derzeit über 250 im iLCD-Controller implementierten Befehle mögen auf den ersten Blick sehr umfangreich erscheinen. Sie sind jedoch 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 können bei Bedarf ins Projekt übernommen werden. Hilfreich sind auch die umfangreiche Dokumentation und der auf der Homepage verfügbare Source-Code.

Gerade kleinere Hersteller haben mit intelligenten Displays die Chance, sich mit einem Design nach aktuellem Stand im Wettbewerb zu behaupten. Eine Lösung aus einem Guss, die qualitativ hochwertig entwickelt, technisch ausgereift und intuitiv zu bedienen ist, senkt die Entwicklungskosten und bringt schneller erfolgreiche Produkte auf den Markt.