一, Технически принцип: Характеристики на дисплея и споделена основа на екрана на сегментния код
Сегментираният кодов екран се показва чрез задвижване на молекули от течни кристали да се отклоняват през електроди, а основната му структура включва ITO стъкло, слой от течни кристали, поляризатор и управляваща верига. Всеки сегмент на дисплея съответства на независим електрод, а прозрачността се контролира от AC напрежение. Този дизайн естествено поддържа споделяне на няколко устройства:
Независимост на съдържанието на дисплея: Изискванията за дисплей на различни устройства могат да се контролират от софтуер, за да се постигнат различни комбинации от електроди, например устройство A показва температурни стойности, устройство B показва икони за състояние и двете не си пречат.
Съвместимост на сигнала на драйвера: Чиповете на драйвера на екрана със сегментен код (като HT1621) поддържат многоадресно адресиране и могат да постигнат управление на множество хостове чрез I²C или SPI шина. Например, 32 × 4 бита RAM на HT1621 може да бъде разпределена към различни устройства, като всяко устройство заема независима област от паметта.
Функция за ниска консумация на енергия: Статичното потребление на енергия на дисплея на екрана със сегментен код е само 10 μA, а общото увеличение на консумацията на енергия е ограничено, когато се споделят множество устройства, което го прави подходящ за сценарии, захранвани от батерии.
2, Хардуерен дизайн: Ключова архитектура за споделяне на множество устройства
1. Технология за повторно използване на автобуси
Разширяване на I ² C шина: Използвайте I ² C мултиплексори като PCA9548A, за да разширите една I ² C шина в 8 независими канала. Например в системите за интелигентен дом климатиците, овлажнителите и пречиствателите на въздух могат да управляват един и същ сегментен кодов екран чрез различни канали, за да покажат съответното им работно състояние.
Мултиплексиране с време-разделяне на SPI шината: Множество устройства споделят SPI шината чрез сигнали за избор на чип (CS). Например, в промишлен контролен шкаф, PLC, HMI и температурен регулатор могат да се редуват да заемат SPI шината, за да актуализират съдържанието на дисплея на сегментния код на екрана.
2. Оптимизиране на управлението на мощността
Динамично управление на захранването: Електронни превключватели (като 4066 чипа) се използват за постигане на изолация на захранването на ниво устройство. Когато устройство A трябва да показва, затворете неговия контролен канал и изключете другите канали на устройството, за да избегнете смущения в сигнала. Например, в клъстер за медицински монитори, монитори от различни легла превключват разрешенията за показване чрез чипа 4066, за да гарантират сигурността на данните.
Режим на готовност с ниска мощност: Чипът на драйвера на екрана със сегментен код поддържа режим на заспиване и неактивните устройства могат да влязат в състояние на ниска-енергия. Например, токът на заспиване на HT1621 е само 1 μA, а общата консумация на енергия може да се контролира, когато се споделят множество устройства.
3. Адаптиране на механичната структура
Стандартизиран дизайн на интерфейса: FPC гъвкави проводници или проводими залепващи ленти се използват за свързване на екрана със сегментен код и оборудването, а бързото включване и изключване се постига чрез стандартизирани интерфейси (като 20-пинови FPC гнезда). Например, в клъстер от интелигентни измервателни уреди, различни модели измервателни уреди могат да бъдат свързани към екрана на сегментния код чрез унифициран интерфейс, за да се намалят разходите за поддръжка.
Дизайн против смущения: В сценарии, при които множество устройства са плътно разположени (като шкафове на центрове за данни), е необходимо да се добави екраниращ слой между екрана на сегментния код и устройствата, за да се предотвратят електромагнитни смущения (EMI). Например, използване на метална обвивка за обвиване на екрана на сегментния код и елиминиране на статичното електричество чрез заземителен проводник.
3, Софтуерна адаптация: основната логика на сътрудничеството с множество устройства
1. Оптимизация на комуникационния протокол
Персонализиран протокол за рамка: Проектирайте комуникационни рамки, които включват идентификатори на устройства, области на показване и съдържание на данни, за да се гарантира, че данните от множество устройства няма да са в конфликт. Например структурата на рамката се дефинира като [ID на устройството] [област на дисплея] [дължина на данните] [данни на дисплея] [контролна сума] и устройството анализира само данните, съответстващи на неговия собствен ID.
График с динамичен приоритет: Задайте приоритети на дисплея въз основа на важността на устройството. Например в системите за управление на промишлени роботи главният контролер показва най-висок приоритет и сигналите за аварийно спиране могат да изместят ресурсите на дисплея на други устройства.
2. Показване на динамично разпределение на съдържанието
Технология за картографиране на паметта: Разделете RAM на чипа на драйвера на екрана със сегментен код на множество независими области, като всяко устройство съответства на фиксирана област. Например 128-битовата RAM на HT1621 може да бъде разпределена към устройство A (0-31 бита), устройство B (32-63 бита) и устройство C (64-95 бита), като останалите битове служат като обща област.
Виртуален слой на дисплея: Чрез наслагване на съдържанието на дисплея на множество устройства чрез софтуер се постига комбиниран дисплей. Например, в интелигентни устройства за носене, модулът за наблюдение на сърдечната честота и модулът за броене на стъпки могат да бъдат насложени и показани на един и същ екран с код на сегмент.
3. Механизъм за отказоустойчивост
Таймер за наблюдение: следи комуникационния статус на устройството за наблюдение. Ако дисплеят не се актуализира след изчакване, той автоматично ще се нулира. Например, в арматурното табло на превозното средство, ако блокът за управление на двигателя (ECU) не актуализира дисплея на скоростта за повече от 500 ms, чипът на водача на екрана на сегментния код ще покаже стойността по подразбиране "---".
Предаване на излишък на данни: Ключовите данни за дисплея се изпращат многократно, за да се гарантира надеждност. Например, в системата за мониторинг на атомна електроцентрала, данните за показване на радиационната доза трябва да бъдат изпращани непрекъснато три пъти и дисплеят ще бъде актуализиран само след като приемащият край го провери.
4, Индустриална практика: типичен случай на споделяне на няколко устройства
1. Индустриално контролно поле: Многопараметърен съвместен дисплей
Определено химическо предприятие приема решение за споделен сегментен кодов екран, интегрирайки дисплея на температура, налягане и параметри на потока в същия модул. Чрез технологията за разширяване на шината I²C, PLC, сензори и HMI устройства се редуват в актуализирането на съдържанието на дисплея, намалявайки системните разходи с 40% и намалявайки забавянето на дисплея до по-малко от 100 ms.
2. Поле за интелигентен дом: Управление на клъстер на устройства
Системата за интелигентен дом на Xiaomi използва технология за мултиплексиране с време-разделяне на шина SPI, за да постигне споделено показване на състоянието на устройства като климатици, пречистватели, овлажнители и др. Потребителите могат да превключват устройства за показване чрез мобилното приложение и консумацията на енергия на екрана със сегментен код се увеличава само с 0,5 mW, удължавайки живота на батерията до 12 месеца.
3. Област на медицинско оборудване: дисплей с висока надеждност
Mindray Medical използва технология за изолиране на електронни превключватели в клъстера на монитора, за да осигури независимо управление на екраните със сегментни кодове за монитори в различни легла. Чрез динамично управление на захранването, дисплеят на други устройства не се влияе, когато едно устройство се повреди, а MTBF (средното време между отказите) на системата се увеличава до 50 000 часа.
