Arduino-Breakout-Boards mit IPS-TFT-Displays für schnelles UI Prototyping

Kleine, qualitativ hochwertige Displays sind oft der sichtbarste Teil eines eingebetteten Produkts, doch das Testen und Optimieren dieser Displays kann überraschend kompliziert sein. Der Anschluss von kleinen TFT-Displays (TFT: Thin-Film-Transistor) kann aufgrund der Anforderungen an Spannung, Schnittstelle und Hintergrundbeleuchtung eine Herausforderung darstellen. Newhaven Display bietet Breakout-Boards an, die diese Probleme mit integrierter Logikpegelwandlung, integrierten Treibern für die Hintergrundbeleuchtung und standardisierten Anschlüssen lösen, so dass Entwickler Grafiken, Touch-Eingaben und Firmware schnell testen können, ohne eine eigene Schnittstellenschaltung entwickeln zu müssen.

In industriellen oder kommerziellen Umgebungen ist ein Display, das beim Kippen unklar wird, inakzeptabel. Bei herkömmlichen TFTs kommt es häufig zu Graustufenumkehr und Farbverschiebungen bei außermittigen Winkeln. Die Breakout-Boards NHD-2.4 (2,4") und NHD-2.8 (2,8") von Newhaven Display (Abbildung 1) nutzen die In-Plane-Switching-Technologie (IPS) mit einem transmissiven „Normalerweise-Schwarz“-Modus. Sie bieten eine bequeme Plattform für das Experimentieren mit Vollfarbgrafiken, Touch-Oberflächen und Echtzeit-Feedback in Handgeräten, IoT-Controllern und industriellen Instrumenten.

Abbildung 1: Die 2,4-Zoll- und 2,8-Zoll-Versionen der Breakout-Module von Newhaven verfügen über Farbdisplays für ein schnelleres Prototyping und Testen von Benutzeroberflächen. Die Ecklöcher sind für die Verwendung von Schrauben oder Abstandshaltern zur Befestigung des Breakout-Boards vorgesehen. (Bildquelle: Newhaven Display)

Die Module bieten eine Auflösung von 240 × 320 Pixeln mit Vollfarbdarstellung und großen Betrachtungswinkeln und verfügen über eine integrierte LED-Hintergrundbeleuchtung. Sie enthalten einen Display-Controller ST7789VI, der die Pixel-Adressierung und die Display-Steuerung übernimmt und die Integration mit Mikrocontrollern vereinfacht, sowie einen eingebauten microSD-Steckplatz zur Bildspeicherung (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die Rückansicht des Arduino-kompatiblen Breakout-Boards von Newhaven zeigt Steckleisten, Logikpegelwandler, Treiber für die Hintergrundbeleuchtung, microSD-Steckplatz und Controller-IC. (Bildquelle: Newhaven Display)

Die Newhaven-Module sind Arduino-kompatibel und können mit einer Vielzahl anderer Mikrocontroller (MCUs) verbunden werden, darunter beliebte Familien wie STM32, ESP32, PIC und RP2040. Entwickler können schnell Prototypen erstellen, indem sie die Module mit einer Steckplatine an verschiedene MCUs anschließen, um Schaltungen, Schnittstellen und Berührungseingaben schnell zu testen. Jede MCU, die standardmäßige SPI- oder 8/16-Bit-Parallelkommunikation unterstützt, kann die Displays ansteuern.

Die Module sind mit Löchern für Standard-Steckleisten im Raster 2,54 mm versehen, was die Kompatibilität mit Steckplatinen und 20-poligen IDC-Kabeln sicherstellt. Die integrierte SD-Kartenunterstützung ist mit dedizierten Schnittstellenpins für SD_SDO (Serial Data Out), SD_CS (Chip Select) und SD_CD (Card Detect) implementiert und ermöglicht einen schnellen und zuverlässigen Zugriff auf gespeicherte Daten wie hochauflösende Bilder.

Die Breakout-Boards enthalten eine integrierte Logikpegelwandlung für den 3,3V- oder 5V-Betrieb. Entwickler sollten daher sicherstellen, dass die Spannungspegel einer MCU kompatibel sind und dass sie die Datenrate liefern kann, die für eine effektive Aktualisierung des Displays erforderlich ist.

Eingebettete Anwendungen mit kompakten Displays

Die Module eignen sich für eine Reihe von Embedded-Anwendungen, bei denen eine kompakte Anzeige erforderlich ist. Einige Versionen verfügen auch über resistive oder kapazitive Touchscreens. Alle haben eine Auflösung von 240 x 320 Pixeln und bieten integrierte Treiber für die Hintergrundbeleuchtung und Befestigungslöcher für eine einfachere Integration während der Tests.

Die verfügbaren Versionen umfassen verschiedene Bildschirmoptionen:

• Das HD-2.4-CTXP-BREAKOUT ist eine 2,4-Zoll-Option mit einem 240 × 320 QVGA-Panel mit parallelen und SPI-Schnittstellen und einem Display-Controller ST7789VI.
• Das NHD-2.4C-CSXP-BREAKOUT verfügt über einen kapazitiven Touchscreen, der eine direkte Interaktion mit dem Finger auf dem Display ermöglicht.
• Das NHD-2.4R-CTXP-BREAKOUT verwendet eine resistive Touchscreen-Schicht, die eher auf Druckeingaben als auf Multi-Touch reagiert.
• Das NHD-2.8-CSXP-BREAKOUT ist eine 2,8-Zoll-Option. Es handelt sich um ein IPS-TFT-Breakout-Modul ohne Berührungssensorik mit der gleichen QVGA-Auflösung von 240 x 320 Pixeln, wobei die gleiche Anzahl von Pixeln auf eine größere Fläche verteilt wird, um einen größeren Anzeigebereich für Oberflächenelemente, Text und Grafiken zu schaffen.
• Das NHD-2.8C-CSXP-BREAKOUT bietet ein kapazitives Touch-Panel, das die Interaktion des Benutzers direkt auf der Display-Oberfläche ermöglicht, wobei die wichtigsten Display-Funktionen und der Controller-Typ erhalten bleiben.
• Das NHD-2.8R-CSXP-BREAKOUT ist die resistive Touchscreen-Version des 2,8-Zoll-großen Moduls.

Fazit

Mit den Breakout-Modulen NHD-2x-CTXP und NHD-2x-CSXP von Newhaven Display können Entwickler eine breite Palette von Benutzereingabe- und Benutzererfahrungsfunktionen testen, bevor sie sich auf ein endgültiges Hardware-Layout festlegen. Die großen Betrachtungswinkel und die Farbgenauigkeit von IPS-Panels ermöglichen ein durchdachtes Display-Design für eingebettete Anwendungen.