一, Principio tecnico: caratteristiche di visualizzazione e base condivisa della schermata del codice del segmento
Lo schermo del codice segmentato viene visualizzato guidando le molecole di cristalli liquidi a deviare attraverso gli elettrodi e la sua struttura centrale comprende vetro ITO, strato di cristalli liquidi, polarizzatore e circuito di pilotaggio. Ogni segmento del display corrisponde a un elettrodo indipendente e la trasparenza è controllata dalla tensione CA. Questo design supporta naturalmente la condivisione di più dispositivi:
Indipendenza del contenuto del display: i requisiti di visualizzazione di diversi dispositivi possono essere controllati tramite software per ottenere diverse combinazioni di elettrodi, ad esempio il dispositivo A visualizza i valori di temperatura, il dispositivo B visualizza le icone di stato e i due non interferiscono tra loro.
Compatibilità del segnale del driver: i chip del driver dello schermo con codice segmento (come HT1621) supportano l'indirizzamento multiindirizzo e possono ottenere il controllo multi host tramite bus I²C o SPI. Ad esempio, la RAM da 32 x 4 bit dell'HT1621 può essere allocata a diversi dispositivi, ciascuno dei quali occupa un'area di memoria indipendente.
Funzionalità di basso consumo energetico: il consumo energetico del display statico della schermata del codice segmento è di soli 10 μ A e l'aumento del consumo energetico totale è limitato quando vengono condivisi più dispositivi, rendendolo adatto a scenari alimentati a batteria.
2, Progettazione hardware: architettura chiave per la condivisione di più dispositivi
1. Tecnologia di riutilizzo degli autobus
Espansione bus I²C: utilizzare multiplexer I²C come PCA9548A per espandere un singolo bus I²C in 8 canali indipendenti. Ad esempio, nei sistemi domestici intelligenti, condizionatori, umidificatori e purificatori d'aria possono controllare la stessa schermata con codice segmento attraverso canali diversi per visualizzare il rispettivo stato di funzionamento.
Multiplexing a divisione di tempo del bus SPI: più dispositivi condividono il bus SPI tramite segnali di selezione del chip (CS). Ad esempio, in un quadro elettrico industriale, PLC, HMI e termoregolatore possono occupare a turno il bus SPI per aggiornare il contenuto visualizzato sulla schermata del codice del segmento.
2. Ottimizzazione della gestione energetica
Controllo dinamico dell'alimentazione: gli interruttori elettronici (come i chip 4066) vengono utilizzati per ottenere l'isolamento dell'alimentazione a livello di dispositivo. Quando il dispositivo A deve essere visualizzato, chiudere il canale di controllo e scollegare gli altri canali del dispositivo per evitare interferenze del segnale. Ad esempio, in un cluster di monitor medici, i monitor di letti diversi scambiano le autorizzazioni di visualizzazione tramite il chip 4066 per garantire la sicurezza dei dati.
Modalità standby a basso consumo: il chip del driver della schermata con codice segmento supporta la modalità di sospensione e i dispositivi inattivi possono entrare in uno stato di basso-consumo. Ad esempio, la corrente di sospensione dell'HT1621 è di solo 1 μ A e il consumo energetico complessivo è controllabile quando vengono condivisi più dispositivi.
3. Adeguamento della struttura meccanica
Design dell'interfaccia standardizzata: cavi flessibili FPC o strisce adesive conduttive vengono utilizzati per collegare lo schermo e l'apparecchiatura del codice del segmento e il collegamento e lo scollegamento rapidi vengono ottenuti tramite interfacce standardizzate (come le prese FPC da 20 pin). Ad esempio, in un cluster di contatori intelligenti, diversi modelli di contatori possono essere collegati alla schermata del codice del segmento tramite un'interfaccia unificata per ridurre i costi di manutenzione.
Design anti-interferenza: negli scenari in cui sono densamente distribuiti più dispositivi (come gli armadietti dei data center), è necessario aggiungere uno strato schermante tra lo schermo del codice del segmento e i dispositivi per prevenire le interferenze elettromagnetiche (EMI). Ad esempio, utilizzando un guscio metallico per avvolgere lo schermo del codice del segmento ed eliminando l'elettricità statica attraverso un filo di terra.
3, Adattamento del software: la logica centrale della collaborazione multi dispositivo
1. Ottimizzazione del protocollo di comunicazione
Protocollo frame personalizzato: progetta frame di comunicazione che includono ID dispositivo, aree di visualizzazione e contenuto di dati per garantire che i dati provenienti da più dispositivi non entrino in conflitto. Ad esempio, la struttura del frame è definita come [ID dispositivo] [area di visualizzazione] [lunghezza dei dati] [dati di visualizzazione] [checksum] e il dispositivo analizza solo i dati corrispondenti al proprio ID.
Pianificazione dinamica delle priorità: assegna priorità di visualizzazione in base all'importanza del dispositivo. Ad esempio, nei sistemi di controllo dei robot industriali, il controller principale mostra la massima priorità e i segnali di arresto di emergenza possono avere la precedenza sulle risorse di visualizzazione di altri dispositivi.
2. Visualizza l'allocazione dinamica dei contenuti
Tecnologia di mappatura della memoria: divide la RAM del chip del driver dello schermo del codice del segmento in più aree indipendenti, con ciascun dispositivo corrispondente a un'area fissa. Ad esempio, la RAM da 128 bit dell'HT1621 può essere allocata al dispositivo A (0-31 bit), al dispositivo B (32-63 bit) e al dispositivo C (64-95 bit), con i bit rimanenti che fungono da area comune.
Livello di visualizzazione virtuale: sovrapponendo il contenuto visualizzato di più dispositivi tramite software, si ottiene una visualizzazione composita. Ad esempio, nei dispositivi indossabili intelligenti, il modulo di monitoraggio della frequenza cardiaca e il modulo di conteggio dei passi possono essere sovrapposti e visualizzati sulla stessa schermata del codice segmento.
3. Meccanismo di tolleranza agli errori
Watchdog timer: monitora lo stato di comunicazione del dispositivo di monitoraggio. Se il display non viene aggiornato dopo il timeout, verrà ripristinato automaticamente. Ad esempio, nel quadro strumenti del veicolo, se l'unità di controllo del motore (ECU) non aggiorna la visualizzazione della velocità per più di 500 ms, il chip del driver della schermata del codice del segmento visualizzerà il valore predefinito "---".
Trasmissione ridondante dei dati: i dati visualizzati sui tasti vengono inviati più volte per garantire l'affidabilità. Ad esempio, nel sistema di monitoraggio di una centrale nucleare, i dati di visualizzazione della dose di radiazioni devono essere inviati continuamente tre volte e il display verrà aggiornato solo dopo che l'estremità ricevente lo avrà verificato.
4, Pratica industriale: un tipico caso di condivisione di più dispositivi
1. Campo di controllo industriale: visualizzazione collaborativa multiparametro
Una determinata azienda chimica adotta una soluzione di visualizzazione del codice a segmenti condivisi, integrando la visualizzazione dei parametri di temperatura, pressione e flusso nello stesso modulo. Attraverso la tecnologia di espansione del bus I²C, PLC, sensori e dispositivi HMI aggiornano a turno il contenuto del display, riducendo i costi di sistema del 40% e riducendo la latenza del display a meno di 100 ms.
2. Campo Smart Home: gestione del cluster di dispositivi
Il sistema di casa intelligente Xiaomi utilizza la tecnologia di multiplexing a divisione temporale-del bus SPI per ottenere la visualizzazione condivisa dello stato di dispositivi come condizionatori d'aria, purificatori, umidificatori, ecc. Gli utenti possono cambiare dispositivo di visualizzazione tramite l'app mobile e il consumo energetico della schermata del codice segmento aumenta solo di 0,5 mW, estendendo la durata della batteria a 12 mesi.
3. Settore delle apparecchiature mediche: display ad alta affidabilità
Mindray Medical adotta la tecnologia di isolamento degli interruttori elettronici nel cluster di monitor per garantire il controllo indipendente delle schermate con codice segmento per i monitor in letti diversi. Attraverso il controllo dinamico dell'alimentazione, la visualizzazione degli altri dispositivi non viene influenzata in caso di guasto di un singolo dispositivo e l'MTBF (tempo medio tra guasti) del sistema viene aumentato a 50.000 ore.
