探索PIXXI-20嵌入式图形显示模块：功能、应用与开发指南

在嵌入式图形显示领域，4D Systems推出的PIXXI-20系列嵌入式图形显示模块是一款值得关注的产品。今天，我们就来深入了解一下这款产品，探讨其功能、应用场景以及开发过程中的要点。

文件下载：PIXXILCD-20P2-CTP-CLB.pdf

一、产品概述

PIXXI-20是4D Systems设计制造的嵌入式图形显示模块，属于PIXXI LCD系列。它以低总体拥有成本为设计理念，提供了2.0英寸彩色TFT-LCD紧凑型智能显示模块，有非触摸（pixxiLCD-20P2）和电容触摸（pixxiLCD-20P2-CTP-CLB）两种变体。该模块由可配置的PIXXI28图形处理器驱动，具备触摸检测、存储、GPIO、ADC等多种功能，还支持UART和I2C通信，并且与Workshop4 IDE完全兼容。

二、产品特性

1. 显示性能

• 分辨率：拥有176 x 220的分辨率，RGB 65K TFT屏幕，能够呈现清晰、鲜艳的图像。
• 触摸功能：电容触摸版本（pixxiLCD-20P2-CTP-CLB）支持触摸操作，为用户提供更便捷的交互体验。
• 亮度与对比度：在5V供电下，pixxiLCD-20P2典型亮度为500 cd/m²，pixxiLCD-20P2-CTP-CLB典型亮度为460 cd/m²，对比度典型值为300:1。

2. 存储能力

• 内存：具备32KB的闪存用于用户应用代码存储，14KB的SRAM用于用户变量存储。
• 可选存储：可选择16MB串行闪存芯片用于多媒体存储、数据文件、字体或额外代码功能，也可选择板载推式微型SD存储卡连接器用于多媒体存储、数据记录等。

3. 接口功能

• GPIO：有3个通用I/O引脚，其中2个可配置为模拟输入或I2C接口。
• I2C：主I2C端口，最大支持快速I2C速度，用于连接用户应用设备。
• UART：异步硬件串行端口，波特率范围从300到2187500，可用于与主机或从设备通信，也用于设备编程。

4. 软件支持

• 文件系统：支持DOS兼容文件访问（FAT16格式），可对SD卡进行低级别访问。
• 软件开发工具：免费的综合软件开发工具Workshop4提供拖放式和编码环境，可快速进行应用开发，还可升级到Workshop4 PRO获取更多功能。

5. 其他特性

• 电源：单5.0伏电源（4.0V至5.5V范围）。
• 尺寸与重量：pixxiLCD-20P2尺寸为37.68 x 51.33 x 5.7 mm，约16克；pixxiLCD-20P2-CTP-CLB尺寸为44.60 x 65.80 x 7.0 mm，约20克。
• 合规性：符合RoHS、REACH和CE标准，PCB具有UL 94V-0阻燃等级。

三、典型应用场景

PIXXI-20模块具有广泛的应用场景，包括但不限于以下领域：

• 工业控制：如电梯控制系统、工业控制和机器人应用。
• 商业设备：销售点终端、电子仪表和测量设备。
• 汽车与导航：汽车系统显示、GPS/Sat-Nav系统。
• 医疗设备：医疗仪器和应用，如心率和血压监测器。
• 智能家居：智能家居自动化显示面板。
• 消费电子：消费电器设备、安全和访问控制面板、空调控制面板、照明控制面板、自动售货机面板、电表面板、游戏设备等。

四、硬件接口

1. 硬件概述

PIXXI-20通过15路0.5mm间距ZIF插座接口与外部设备连接，该接口传输UART、I/O、I2C、电源和复位信号。以下是接口引脚的详细信息：	Pin	Symbol	I/O	Description
1	GND	P	设备接地
2	+3.3V	P	内部稳压器的3.3V输出
3	+5V	P	设备正电源
4	+5V	P	设备正电源
5	GND	P	设备接地
6	GND	P	设备接地
7	TX	O	专用异步串行端口发送引脚，输出3.3V电平
8	RX	I	专用异步串行端口接收引脚，5.0V耐压
9	RESET	I	主复位信号，3.3V耐压，低电平有效
10	--	--	未连接
11	--	--	未连接
12	IO3	I/O	可用作GPIO引脚或脉宽调制（PWM）音频输出引脚，输出0V或3.3V电平，3.3V耐压
13	IO2	A/I/O	可用作具有模拟功能的通用I/O引脚，也可配置为I2C数据输入/输出引脚SDA1，输出3.3V电平，3.3V耐压
14	IO1	A/I/O	可用作具有模拟功能的通用I/O引脚，也可配置为I2C时钟输出引脚SCL1，输出3.3V电平，3.3V耐压
15	GND	P	设备接地

2. 接口详细说明

• 串行端口（TTL电平串行）：PIXXI-28处理器有一个硬件异步串行端口（COM0），支持全双工8位数据传输和接收，数据格式为8位、无校验、1位停止位，波特率范围从300到2187500。TX引脚输出3.3V电平，RX引脚5.0V耐压。
• 通用I/O（GPIO）：有3个GPIO引脚（IO1、IO2、IO3），可单独设置为数字输入或输出，默认上电或复位时为输入模式。IO1和IO2还可作为模拟输入引脚，模拟输入范围为0至3.3V，最大12位分辨率。
• I2C接口：I2C外设最高工作频率为1 MHz，支持标准模式、全速模式和快速模式。PIXXI-20只能作为I2C总线的主设备，IO1可作为SCL1，IO2可作为SDA1。
• 系统引脚：包括+5V（设备电源电压）、+3.3V（设备输出电压）、GND（模块接地）和RESET（模块主复位）。

五、存储设备

PIXXI-20显示模块有microSD和闪存两种存储设备可供选择，硬件会根据是否插入microSD卡自动选择使用的存储设备。当使用uSD卡时，直接插入卡槽；使用闪存时，取出uSD卡。需要注意的是，选择存储设备时要加载正确的PmmC文件（-u用于SD内存，-f用于串行闪存内存）。

六、显示特性

1. PIXXI-28处理器

PIXXI-28是一款可配置的图形控制器，可与多种TFT-LCD和OLED显示器接口。PIXXI-20嵌入式图形显示器采用其3线串行SPI配置，不同变体有相应的配置模式。

2. SD/SDHC存储卡

PIXXI-28处理器支持标准SDHC/SD/microSD存储卡，最大2GB容量可使用FAT16格式。使用前需将存储卡格式化为FAT16，可在任何带有读卡器的PC系统上进行格式化。此外，还支持大容量HC存储卡（4GB及以上），其可用容量取决于分区方式和访问命令。

3. FAT16文件系统

所有采用4D Systems处理器的显示器都使用SPI兼容的标准/微型SDHC/SD存储卡，最大4GB容量可使用FAT16格式。Workshop4中的RMPET工具可帮助用户轻松对microSD卡进行分区和格式化。

七、使用注意事项

在使用PIXXI-20模块时，需要注意以下几点：

• 避免图像烧屏：避免长时间显示同一图像，可通过定期黑屏、调暗屏幕或设置屏幕保护程序来防止烧屏。
• 防潮防水：水分和水可能损坏显示器，若表面有水分应轻轻擦拭或晾干后再使用，在潮湿环境中使用需使用合适的外壳。
• 清洁屏幕：指纹和油脂容易弄脏屏幕，可用柔软的无绒布轻轻擦拭。
• 温度和湿度：高温和高湿度会影响显示器性能，存储时应避免此类条件。
• 避免损坏：不要乱动显示器的柔性电缆和组件，以免影响连接和导致故障。
• 寿命有限：显示器有有限的寿命，主要取决于背光灯，背光灯中的LED会随着时间逐渐褪色。

八、硬件工具

1. 4D-UPA编程适配器

4D-UPA编程适配器是对PIXXI-20进行编程、定制和测试的必备硬件工具，通过15路到30路电缆连接到显示器。它用于更新PmmC和下载编译后的4DGL代码到处理器，还可作为与PC通信的接口。

2. 接口板

接口板（gen4-IB）随每个PIXXI-20显示模块提供，用于辅助将串行UART接口连接到其他设备，如4D Arduino适配板、串行Pi适配板、面包板等。也可直接使用15路FPC将显示器模块连接到产品/项目中。

九、软件开发

1. 4DGL语言

PIXXI-28处理器由EVE（Extensible Virtual Engine）虚拟引擎驱动，4DGL（4D Graphics Language）是专门为EVE引擎核心开发的高级语言，语法结构借鉴了C、Basic、Pascal等流行语言，易于学习和理解，适合快速开发嵌入式图形应用。

2. Workshop4 IDE

Workshop4是一个综合的软件IDE，提供了集成的软件开发平台，包括编辑器、编译器、链接器和下载器。它支持多种开发环境，以满足不同用户的需求和技能水平：

• Designer环境：可直接编写4DGL代码，适合习惯无GUI辅助开发或开发复杂系统的用户。
• ViSi环境：提供可视化编程体验，可通过拖放对象生成4DGL代码，帮助用户直观地看到图形布局效果。
• ViSi-Genie环境：无需编写4DGL代码，通过简单设置对象参数和事件即可自动生成代码，购买Workshop4 PRO许可证可扩展其功能。
• Serial环境：可将显示模块转换为从串行图形控制器，用户可使用主机微控制器通过串行命令控制显示器。

3. PmmC编程

PIXXI-28处理器的功能通过PmmC（Personality-module-micro-Code）文件进行配置，类似于传统的固件。PmmC文件包含设备的低级微代码信息，可通过Workshop4 IDE或其支持工具进行编程。对于商业客户，还提供了批量编程或生产线编程的解决方案。

十、产品规格与历史

1. 规格参数

• 绝对最大额定值：工作环境温度-20°C至70°C，存储温度-40°C至85°C，VCC电压-0.3V至6.0V，任何引脚最大电流15.0mA。
• 推荐工作条件：电源电压4.0V至5.5V，处理器电压3.3V，工作温度-10°C至+60°C等。
• 全局特性：不同版本的电源电流、显示寿命、CLB显示硬度等参数。
• LCD显示信息：显示类型为TFT透射式LCD，尺寸2.0英寸对角线，分辨率176x220，亮度、对比度、视角等参数。

2. 硬件和数据手册修订历史

记录了硬件和数据手册的修订版本、日期和描述，方便用户了解产品的改进和更新情况。

总结

PIXXI-20嵌入式图形显示模块以其丰富的功能、广泛的应用场景和便捷的开发工具，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。在使用过程中，我们需要注意其使用注意事项，合理选择存储设备和开发环境，以充分发挥其性能。你在使用类似的显示模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。