簡介

現代電子和電器通常通過其設計制造質量來判斷，其中主要組成部分是圖形界面的美學和性能［1，2，3］。這一最新趨勢正在影響許多電子和電器制造商在其設計中加入圖形顯示。然而，許多工程師在電子應用領域擁有專業知識，不一定是圖形。此外，圖形顯示器的處理器和內存要求遠遠超過非圖形電子產品。Microchip通過一套具有集成圖形功能的MCU和MPU以及為標準甚至自定義顯示器提供拖放代碼生成的開發工具解決了這些挑戰。

本文詳細介紹了電子圖形顯示器的幾個關鍵趨勢，以及這些趨勢如何影響嵌入式設計人員/開發人員面臨的設計考慮因素和挑戰。本文還介紹了具有集成圖形功能的精選MCU，以及具有獨特圖形顯示功能的強大軟件設計工具生態系統，如何幫助降低開發現代圖形顯示的學習曲線和復雜性。

新的圖形應用帶來嵌入式開發困境

世界各地的電子用戶現在都熟悉甚至期待家庭中電子設備甚至工業電子產品的高質量圖形界面。這是一個持續的趨勢，可能受到無處不在的高質量智能手機圖形和觸摸界面的影響。現在，圖形界面很少見的市場正在蓬勃發展，即使是低端或入門級電子產品中的診斷、控制和編程顯示界面也是如此。高端電子產品幾乎有望具有無縫圖形和界面功能，圖形顯示的性能和美觀現在已成為幾乎所有電子產品的主要競爭因素。

“當今客戶的期望是擁有一個高性能的圖形人機界面，”MicrochipMCU32產品營銷經理Kurt Parker分享道。“客戶希望看到具有響應式電容觸摸的更高分辨率的屏幕，并且基本上能夠像使用智能手機一樣使用它。OEM 將圖形和觸摸功能與智能手機功能相匹配的效果越好，他們就越能實現更高的產品利潤并增加銷售額。提供良好的圖形設計是一個挑戰，但也有明顯的好處。

然而，將圖形顯示器集成到新平臺中給可能不熟悉這種復雜圖形電子設備的專業人士帶來了設計和開發挑戰。此外，圖形顯示/界面的整合還需要額外的電子設備和MCU功能。根據圖形的復雜性，設備可能需要功能更強大的MCU，具有額外的存儲器，外部圖形加速器，外部高速總線路由，多層PCB，額外的屏蔽，更大的電源和相關外部無源元件。隨著存儲器價格的波動，有效地規劃需要外部存儲器的設備的產品價格和生產成本是一個新的行業趨勢。e 挑戰。

此外，與開發必要的設備功能相比，創建圖形對象、庫和建立軟件工具鏈需要一組單獨的專業知識和知識。通常，無論是新的圖形開發人員職位還是昂貴的競爭對手，都是必要的，以幫助陷入困境的嵌入式開發人員滿足項目截止日期并克服使用圖形顯示器的學習曲線。

MCU中的集成顯卡如何應對圖形挑戰 Microchip工程師通過幾個最新的MCU系列解決了其中的許多挑戰

。許多Microchip 16位和32位MCU包括集成圖形顯示硬件，例如大型集成閃存、大型集成DRAM、各種圖形加速器和其他圖形支持功能。現代圖形顯示所需的大量內存必須足夠大，以容納屏幕的每個像素（當包括疊加和透明等顯示功能時，通常要大得多），并允許快速讀/寫周期。DDR2 是驅動消費、醫療和工業應用顯示器的理想存儲器，并集成到多個 Microchip MCU 系列中。

使用具有完全集成的圖形子系統（由顯示控制器組成）的 16 位 MCU 允許嵌入式設計直接驅動顯示器，而無需外部組件、高速總線或隨后的額外 PCB 層和屏蔽，以將高速數字顯示信號與敏感的模擬電子器件分開（參見 PIC24F DA 系列 的單片機）。此外，Microchip高度集成的32位MCU解決方案可以驅動各種顯示器，包括各種LCD（RGB，STN / CSTN，TFT和一些OLED）。高端MCU還可能包括大量存儲器，以包含更大和更多的集成幀緩沖器，以驅動更高分辨率和更復雜的圖形功能（參見PIC32MZ EF系列MCU）。此外，一些Microchip MCU還配備了完全集成的高性能2D GPU和附加功能，例如靈活的定時配置，以簡化定制顯示器的使用（參見PIC32MZ DA系列MCU。 對于高端圖形顯示器，無論是高速還是高分辨率，可能需要32位MPU。

這些Microchip MPU配備了用于高性能存儲器的外部存儲器接口，例如LPDDR，DDR2，LPDDR2，DDR3，LPDDR3 / DDR3L和NAND（參見SAMA5 Arm? Cortex-A5? MPU系列）。深度集成、多樣化的外設和用戶界面功能使其能夠與控制面板、服務點 （POS） 終端和高分辨率/便攜式消費類設備一起使用。

圖形和可視化開發工具加速嵌入式圖形開發

為了充分利用高級硬件功能，開發人員通常需要高水平的嵌入式圖形編程技能并熟悉一系列設備。否則，通常會有一個陡峭的學習曲線，涉及數小時的試錯故障排除。其中一些工作致力于制定可靠的軟件工具鏈和圖形資源，以最大限度地減少數字。r 的錯誤并提供有見地的調試。為了更好地為使用嵌入式圖形的設計人員和開發人員提供服務，Microchip提供了幾種功能強大的軟件工具，其中包括許多面向嵌入式圖形的功能，多功能硬件開發工具，甚至培訓，以幫助新手圖形開發人員快速上手。

在眾多嵌入式圖形硬件開發工具中，有入門套件、開發板、圖形顯示原型板、LCD 控制器板、顯示模塊和與其他 Microchip 開發板兼容的模塊化擴展板。其中許多硬件工具使開發人員能夠立即開始使用Microchip具有增強圖形功能和外設的領先MCU系列開發圖形應用程序。例如，PIC32MZ 嵌入式圖形入門套件 （DM320008-C） 是帶有外部 DRAM 和可選加密版本的圖形入門套件，可幫助利用 PIC32MZ DA MCU 系列測試和開發圖形應用。

這些硬件工具還與Microchip的旗艦軟件開發工具MPLAB X集成開發環境（IDE）和MPLAB Harmony兼容，以及拖放“所見即所得”（WYSIWYG）視覺設計工具Microchip MPLAB? Harmony Graphics Composer（MHGC）。 。圖形編輯器被設計為MPLAB Harmony配置器的完全集成組件，使開發人員能夠在幾分鐘內從想法變為工作顯示原型。MHGC 工具可以通過生成與作曲家中組裝的圖形和交互的拖放配置完全匹配的代碼來做到這一點。還有一個新的顯示管理器插件，有助于加速MPLAB Harmony不支持的非標準顯示器的原型設計，這進一步使作曲家與幾乎任何顯示分辨率和方向兼容。MHGC工具還有幾個關鍵功能，例如事件管理器，資源分配監視器，第三方庫集成以及圖像，字體和字符串資源管理器。這些功能相結合，可作為熟練圖形開發人員的加速工具，并降低新手圖形開發人員的進入門檻。

除了軟件工具，Microchip還提供各種專業開發的軟件庫和代碼示例，可供開發人員免費使用。開發人員不必嘗試合并外部圖形庫和代碼，只需找到他們正在開發的MCU系列和應用程序的相關軟件庫，并從代碼示例中學習或重用代碼示例，這些代碼示例可以完成嵌入式圖形開發的大部分繁重工作。此外，Microchip還與圖形硬件和工具的關鍵供應商合作，這使得查找兼容的GUI工具，開發板，圖形設計模塊以及原型數量的圖形和顯示組件比狩獵和啄食方法容易得多。

對于那些需要快速克服嵌入式圖形學習曲線的專業開發人員，Microchip還提供多種技術培訓服務，包括現場技術培訓。瞄準、Microchip 直播、MASTERs 會議、現場培訓以及有關的開發人員幫助部分，其中有大量的開發教程和開發問題的關鍵提示。Microchip的許多專業發展和培訓服務在世界各地都有提供，對于需要培訓的團隊，Microchip的技術培訓工程師可以為組織制定定制的議程和現場培訓計劃。

結論

許多現代電子市場已經飽和圖形顯示技術和先進的用戶界面。帶有黑白LCD屏幕的按鈕界面對現代消費者和客戶來說已經足夠的日子已經一去不復返了。智能手機和平板電腦的出現和采用推動了消費者對電子產品的期望，即具有高分辨率和無縫操作的顯示器，通常甚至對于以前僅使用簡單傳統接口的電子產品也是如此。突然需要整合高質量的顯示器給許多突然進入嵌入式圖形領域的 OEM、設計師和開發人員帶來了挑戰。幸運的是，Microchip提供了大量硬件、軟件、第三方和培訓解決方案，幫助開發人員快速跟上現代嵌入式圖形的步伐，并加快圖形電子設備的上市時間。

審核編輯：郭婷