Дисплейные модули компании DWIN Technology

Производственные мощности компании DWIN

DWIN обладает большой производственной и сервисной базой, научным парком общей полезной площадью 250 000 квадратных метров. Научно-производственные площади компании размещены в индустриальном парке уезда Таоюань провинции Хунань. В парке размещается 10 сборочных линий ЖК-дисплейных модулей. Производительность линеек составляет 2 500 000 дисплейных модулей в месяц. Все собранные модули проходят 30‑дневный термопрогон, обеспечивающий раннее выявление потенциально ненадежных модулей и их отбраковку. Контрольно-тестовое оборудование позволяет одновременно прогонять с этой целью до 2 000 000 дисплейных модулей. Таким образом, компания значительно повышает надежность поставляемых клиентам модулей, что особенно важно для ответственных приложений. На рис. 1 показано оборудование производственных цехов компании DWIN Technology.

Рис. 1. Производственные цеха компании DWIN Technology

Линейка резистивных сенсорных панелей (RTP) обеспечивает объемы выпуска до 500 000 шт./месяц. Линия оптической склейки и ламинирования ЖК-панелей и сенсорных панелей — до 1 000 000 шт./месяц. Также компания имеет 10 линий SIEMENS для поверхностного монтажа электронных компонентов с производительностью до 300 000 корпусов/ч, плюс 10 автоматических линий поверхностного монтажа с ежемесячной производительностью 1,6 млн штук модулей. Имеется штамповочное оборудование для выпуска крепежных рамок для ЖК-модулей, а также линии литья пластмасс под давлением для корпусных деталей и т. д.

Компания занимается исследованиями в различных областях, таких как промышленная автоматизация, медицина и здравоохранение, с целью эффективного внедрения своей продукции.

Номенклатура дисплейных модулей DWIN Technology

Компания выпускает широкую номенклатуру дисплейных TFT-модулей в различных конструктивных исполнениях, с разным разрешением, размерами, со встроенными сенсорными экранами, встроенными портами ввода/вывода, а также с графическим интерфейсом пользователя:

• обычные дисплейные модули с интерфейсами LVDS и HDMI для подключения к компьютерным системам;
• дисплейные интеллектуальные модули для операторских HMI-панелей индустриального класса, работающие под ОС Android, Windows или Linux;
• дисплейные модули с управляющими интерфейсами RS232/RS485/CAN;
• дисплейные модули с COF-технологией монтажа;
• интеллектуальные модули cо встроенной системой графического пользовательского интерфейса на базе двухъядерного процессора T5L, разработанного DWIN;
• дисплейные модули для сектора «умный дом» и IoT.

Большая часть моделей дисплейных модулей DWIN изготовляется в нескольких модификациях: без сенсорной панели, с емкостной панелью или с резистивной панелью.

Диапазон питающих напряжений для дисплейных модулей DWIN

Питание внутренних цепей дисплейных модулей производится от +5/3,3 В. Это стабилизированное напряжение формируется встроенным DC/DC-конвертером напряжения, который обеспечивает преобразование входного (первичного) нестабилизированного напряжения питания в стабилизированное и фиксированное +5 В. В разных моделях модулей могут применяться конвертеры с разным диапазоном допустимых входных напряжений, например 7–36 В или 8–40 В. Дисплейные термостатные модули для встраивания в стены помещений имеют опцию питания от сети 220 В.

Система обозначений для дисплейных модулей DWIN приведена в таблице 1.

Примечания. Нестандартный, заказной продукт,
Z** — ODM-продукт, ** — цифры 00–99;
F* — расширенный объем флэш-памяти, F1 — 1 Гбайт, F2 — 2 Гбайт,
* — для обозначения классов могут использоваться другие суффиксы

Особый интерес для российских потребителей представляют категории интеллектуальных дисплейных модулей с расширенными функциями ввода/вывода, модули с сенсорными экранами для сектора «умный дом», а также компактные интеллектуальные модули с COF-монтажом. Их характеристики и будут подробно описаны далее.

Структура интеллектуальных дисплейных модулей DWIN Technology

Интеллектуальный дисплейный модуль содержит TFT ЖК-панель, сенсорную панель и контроллер пользовательского графического интерфейса.

В контроллере предусмотрена специализированная заказная микросхема (ASIC) собственной разработки DWIN Technology, которая обеспечивает выполнение целого комплекса программно-аппаратных функций:

• аппаратное сопряжение с интерфейсами используемых ЖК-панелей (параллельный RGB, LVDS);
• поддержку интерфейса сенсорной панели (физическое сопряжение, распознавание касаний и экранных жестов);
• обеспечение питающими напряжениями панели и светодиодной подсветки;
• дисплейную память для работы контроллера и формирования изображений;
• контроллер пользовательского интерфейса (прием команд, поддержка графического интерфейса GUI, набор стандартных экранных функций для формирования и трансформирования изображений, библиотека знакогенераторов и иконок, интерпретатор команд, порты дополнительных цифровых, аналоговых интерфейсов, вывод звука, анализ речевых команд пользователя;
• поддержка интерфейса считывания SD-карт памяти;
• цифровые порты ввода/вывода пользователя;
• встроенный АЦП для пользовательского сопряжения с датчиками;
• встроенный датчик температуры;
• пользовательские интерфейсы управления интеллектуальным дисплейным модулем: USB, RS‑232, RS‑485, Ethernet, WiFi, HDMI.

По своей сути продукт представляет высокопроизводительную компьютерную систему с широким набором аппаратно-программных функций, ориентированных на решение значительного класса пользовательских приложений. Компоненты системы могут размещаться на печатной плате или же на гибкой полиимидной плате. В этом случае микросхемы контроллера, памяти, интерфейсов, разъемы и дискретные компоненты смонтированы на плоской гибкой полиимидной подложке по технологии монтажа FPC (Flexible Printеd Circuit). DWIN в документации на модули использует некорректное название COF (Chip-on- Film) для этой технологии. На самом же деле COF — это технология корпусирования кристаллов микросхем на полиимидных носителях, что обеспечивает компактность решений и высокую степень свободы для применения продукции в пользовательских приборах.

Разработка собственного микроконтроллера

Для того чтобы снизить затраты на использование микроконтроллеров других производителей, компания DWIN Technology разработала свою заказную микросхему управляющего процессора. В 2016 году было запущено серийное производство микросхем собственных процессоров для интеллектуальных дисплейных модулей. Это позволило снизить стоимость продукции компании и уменьшить зависимость от производителей микроконтроллеров. В 2017 году был выпущен первый ASIC для HMI, разработанный DWIN , — T5. В 2019 году были успешно запущены в серийное производство модификации T5L1 и T5L2 взамен снятой с производства T5. В 2020 году разработана T5L0 — недорогая версия T5. На сегодня объем продукции DWIN на базе микросхем T5Lx достиг десятков миллионов штук. В 2021 году разработано новое поколение микроконтроллеров T5G и M3. T5G — это четырехъядерный HMI ASIC с искусственным интеллектом, поддерживающий обработку мультимедиа 4K. M3 MCU в основном предоставляет эффективные решения для высокопроизводительной обработки аналоговых сигналов.

T5L0 ASIC — маломощная, экономичная, высокоинтегрированная однокристальная двухъядерная ASIC с графическим интерфейсом и приложением, разработанная DWIN Technology для небольших ЖК-дисплеев и серийно выпускаемая с 2020 года.

Архитектура двухъядерного микроконтроллера T5

В микросхеме используются два IP-ядра 8‑разрядного микроконтроллера 8051. Оно совместимо с классическим 8051 на уровне ассемблера.

Первое ядро — микроконтроллер операционной системы CPU_OS. На нем размещается отдельная пользовательская рабочая программа и операционная среда. На втором ядре микроконтроллера (CPU_GUI) реализован графический интерфейс пользователя. У каждого ядра есть свой независимый набор ресурсов и портов ввода/вывода. Взаимодействие обоих ядер обеспечивается посредством специальных программно-аппаратных механизмов (прерывания, почтовые ящики).

Основные преимущества двухъядерного микроконтроллера:

• инструкции выполняются за один такт;
• возможность создавать оптимальный микроконтроллер с необходимым разработчику набором периферии, подключаемым через шину APB, которая является одним из стандартов для современных систем на кристалле.

T5L выпускается в двух версиях — T5L1 (поддерживает разрешение 1280×800, 24 бит) и T5L2 (поддерживает 1920×1080, 24 бит). Технологические нормы производства кристаллов различаются: 55 нм для T5L1 и 40 нм для T5L2. Серийное производство T5L1 освоено в 2019 году. Микросхема содержит 1 Мбайт флэш-памяти на чипе, из которых 512 кбайт используются для хранения пользовательской базы данных. Цикл перезаписи: более 100 000 раз. Тактовая частота для T5L: 250 МГц.

Рис. 2. Корпусной вариант микросхемы T5L1, тип корпуса ELQFP128 (16×16×1,5 мм)

Пользовательские изображения и иконки микроконтроллерной секции GUI хранятся в JPEG-формате на внешней SPI 8/16 Mбайт флэш-памяти. В логическом пространстве микроконтроллера память доступна 64 фиксированными блоками по 256 кбайт. На рис. 2 показан общий вид микросхемы T5L1 в корпусе ELQFP128. Цикл выполнения одной команды микроконтроллера — 1 такт частоты 250 МГц. Диапазон рабочей температуры составляет –40…+85 °C (возможны исполнения для расширенного диапазона –55…+105 °C). На рис. 3 показано распределение выводов и портов для двух ядер контроллеров T5L1.

Рис. 3. Распределение выводов для портов ввода-вывода между микроконтроллерами OS и GUI

Программирование обоих ядер можно производить с помощью стандартных инструментальных сред, которые ранее использовались для разработки и отладки ПО 8‑разрядных микроконтроллеров с системой команд 8051. Однако для ускорения разработки и достижения максимальной эффективности применения микроконтроллера следует применить созданную DWIN Technology систему разработки DGUS/DGUSII.

Система разработки DGUS/DGUSII

DGUS (DWIN Graphic Utilized Software) — платформа разработки пользовательского интерфейса DWIN. ПО DGUS предоставляется компанией DWIN бесплатно. Программный продукт предназначен для упрощения разработки пользовательских графических интерфейсов, реализованных для интеллектуальных дисплейных модулей на базе микроконтроллера T5 компании DWIN. Можно реализовать множество функций, таких как трансформация изображения, наложение иконок, анимация иконок, регулировка яркости, регулировка поворота изображения, воспроизведение звуков и музыки. Дизайн-прошивка полностью создается в визуальном графическом редакторе. Это позволяет отказаться от традиционного сложного метода разработки с отрисовкой интерфейса через код.

Работа основана на наложении слоев JPEG-изображений. Весь процесс сводится к созданию проекта в графической среде (редакторе) DGUS, затем генерируются конфигурационные файлы, готовые для загрузки в интеллектуальные сенсорные дисплеи DWIN. Первый раз файлы дизайна и настроек загружаются в модуль через SD-карту. Последующие обновления можно делать через UART/RS‑232. Для изменения графического дизайна достаточно обновить файлы изображения в дизайне, чтобы изменения вступили в силу. Это очень удобно для персонализации и языковой локализации интерфейса. Система DGUS состоит из двух частей:

• инструментальная прошивка для процессора T5L* для работы с платформой DGUS;
• компьютерное ПО для создания пользовательских дизайн-прошивок в формате DGUS.

Функции в DGUS логически разбиты на две части:

• сенсорная — интерактивное взаимодействие пользователя с экраном: нажатие кнопок, ввод данных. Доступно 11 различных сенсорных функций: ввод переменных и текста, свайп, жесты и т. д.;
• графическая/отображение — вывод информации пользователю: отображение состояния переменных, анимации и пр. Доступно 23 различные функции отображения: отображение переменных и текста, анимирование значков/иконок, прокрутка текста, вывод графиков и др.

В руководстве по программированию в среде DGUS подробно описаны этапы создания пользовательской дизайн-прошивки. На основе проекта платформы DGUS создаются конфигурационные и рабочие файлы прошивок, которые затем загружаются в дисплейный модуль DWIN.

Дисплейные модули c технологией монтажа COF

Компания DWIN разработала серию дисплейных модулей, в которых микросхема микроконтроллера T5L, а также микросхемы DC/DC-конвертера напряжений и микросхема флэш-памяти монтируются на гибкой полиимидной печатной плате FPC (Flexible Printed Circuit). Сигналы пользовательского интерфейса выведены на краевой печатный 50‑контактный разъем. С другой стороны шлейфа предусмотрены контакты управления TFT ЖК-панелью, а также питание подсветки и интерфейс сенсорной панели. Применение этой технологии монтажа обеспечивает компактность конструкции модуля и меньший вес. Во многих случаях это дает дополнительные возможности для разработчиков конечной продукции на их основе. На рис. 4 показаны различные модели дисплейных модулей DWIN, в которых используется технология монтажа COF (FPC).

Рис. 4. Дисплейные модули с технологией монтажа COF

На рис. 5 показан детальный вид одной из дисплейных моделей COF-класса DMG48270F043_01W. На гибкой печатной плате смонтирован 128‑выводной корпус микроконтроллера, микросхема флэш-памяти (SOIC8), а также дроссель импульсного DC/DC-конвертера и пассивные компоненты и транзисторы.

Рис. 5. Дисплейный COF-модуль DMG48270F043_01W 4,3 дюйма:
справа внизу — микросхема флэш-памяти (SOIC8);
слева внизу — дроссель импульсного DC/DC-конвертера

В таблице 2 показаны базовые характеристики некоторых дисплейных панелей DWIN класса COF.

Для отладки COF-модулей дополнительно может поставляться отладочный модуль HDL662S, а также SD- и USB-кабель (аксессуары не входят в комплект). На рис. 6 показано использование отладочного модуля HDL662S с дисплейным модулем DMG48270F043_01W.

Рис. 6. Отладочный модуль HDL662S

Дисплейные модули для операторских HMI-панелей

Компания выпускает ряд моделей для использования в различных HMI-приложениях, в частности для операторских панелей индустриального класса. По типу применяемых ОС и встроенного процессора можно выделить два подкласса таких модулей. В первом в качестве управляющего процессора используется двухъядерный микроконтроллер DWIN типа T5L и платформа TA/DGUS II (табл. 3). Для такого типа возможна разработка пользовательского ПО с помощью языка ОС DWIN или KELI C52.

В другом подклассе HMI-модулей DWIN используются более мощные процессоры и стандартные операционные системы: Linux или Android.

Для платформы Android

Используется четырехъядерный ARM Cortex-A17 типа RK3288, с Neon-сопроцессором, производство Rockchip Electronics Co., Ltd (ОС Android 8.1, 8 Гбайт EMMC5.0, 2 Гбайт памяти DDR3).

Области применения: индустриальные HMI-терминалы, интеллектуальные инженерные консоли, промышленное оборудование и станки, лабораторное оборудование.

Платформа промышленной ОС Linux

Используется процессор AM3352 Sitara Texas Instruments: ARM Cortex-A8 плюс процессор с плавающей запятой и графический процессор, работающие под управлением ОС Linux4.4.1, со встроенным 1Gb Ethernet, интерфейсом дисплейной панели, CAN.

Для GUI, реализованных на базе мощных процессоров, доступны многоязычные библиотеки векторных шрифтов, библиотеки изображений и аудиобиблиотеки.

Поддерживается совместимость с программным обеспечением для конфигурирования DWIN HMI и разработки QT. Загрузка обновленного проекта производится через кабель USB от ПК. Предусмотрена совместимость с такими ПЛК (индустриальными логическими контроллерами), как Siemens, Mitsubishi, Panasonic, и другими.

Продукция DWIN для сектора IoT

Продукция DWIN поддерживает развивающийся сектор IoT. Уже в 2018 году DWIN успешно развернула платформу облачной разработки, запустив инновационные и эффективные решения AIoT. Облачная платформа DWIN может помочь пользователям улучшить дистанционное управление и управление данными. Пока что данная платформа поддерживается только на территории Китая.

IoT (Internet of Things) — «Интернет вещей», сеть объектов реального и виртуального мира, подключенных к Интернету и способных обмениваться данными. Интернет подключается к различным объектам, сенсорам и устройствам — вещам, чтобы они могли собирать и передавать информацию о своем окружении посредством программного обеспечения или же других устройств. Цель IoT — подключить простые объекты к компьютерам и другим вычислительным машинам.

К технологиям ИИ (Artificial intelligence) относят машинное обучение (ML), обработку естественного языка (NLP), распознавание голоса и лиц, а также глубокое обучение. Проще говоря, ИИ наделяет машины и объекты разумом.

AIoT (Artificial Intelligence of Things) — искусственный интеллект вещей. Это сочетание технологий искусственного интеллекта с инфраструктурой «Интернета вещей» для повышения эффективности операций IoT, улучшения взаимодействия человека и машины и совершенствования управления данными и аналитики. Ранние версии IoT-систем основывались на облачной обработке данных, которая предоставляла вычислительную мощность, возможность сетевого подключения и память, необходимую для поддержки межмашинного взаимодействия (M2M). Также использовались фреймворки, например Spark или Hadoop, для анализа закономерностей, тенденций и соотношений работы подключенных между собой машин. Технология «Интернета вещей» уже давно вышла за рамки старых систем. Датчики теперь находят применение повсюду — от интеллектуальных счетчиков до дронов.

Настенные сенсорные терминалы для управления системами климат-контроля

Модули сенсорных терминалов состоят из ЖК-панели с сенсорным экраном, встроенного контроллера пользовательского графического интерфейса, датчика температуры, сетевого интерфейса (RS‑485) для передачи задаваемых пользователем параметров в узел управления. Проводные сети проложены в плинтусах или же в специальных кабель-каналах. Питание встроенных в стену терминальных модулей может происходить от внешнего источника постоянного напряжения через кабельную сеть или же непосредственно от 220‑В сети переменного тока. Терминалы предназначены для применения в системах «умный дом» как с магистральными вентиляционными агрегатами, так и с локальным терморегулированием помещений. В тех случаях, где не используются компактные сплит-системы кондиционеров, регулировка температуры и влажности в помещениях обеспечивается единой распределенной системой каналов приточно-вытяжной вентиляции.

Рис. 7. Внешний вид сенсорных дисплейных терминалов для систем климат-контроля

Структура такой системы состоит из центрального блока управления, вентиляционных агрегатов с функцией охлаждения или нагрева нагнетаемого воздуха, вентиляционных управляемых заслонок и сети сенсорных терминалов. С помощью встроенных в стену терминалов обеспечивается контроль температуры в конкретном помещении. Терминал связан по кабельной сети с блоком управления, который управляет вентиляционной системой в доме с учетом задаваемых локальных температурных параметров. В модулях есть также несколько каналов управляемых реле для локального управления системой терморегуляции (включение/выключение электронагревателей, регулирование вентилей теплоцентрали, управление вентиляторами). На рис. 7 показан внешний вид таких сенсорных терминалов. На рис. 8 представлен фронтальный вид терминального экрана.

Рис. 8. Общий вид экрана с графической оболочкой интерфейса пользователя

Модули монтируются в стандартный 86‑мм короб (ниша подрозетника) или к стене снаружи. Дисплейные модули данного типа были разработаны ранее, до введения единой системы обозначений DWIN, поэтому использование буквенных суффиксов в названии не соответствует принятой системе DWIN для остальных модулей.

В терминологии, используемой в DWIN, такие модули называют «ЖК-термостат» или «ЖК-контроллер». Здесь контроллер, это модуль без встроенных реле.

В модулях предусмотрена среда DGUS графического пользовательского интерфейса, которая реализована на встроенном микроконтроллере T5L. На рис. 9 показаны демо-образцы графических дизайнов для реализации интерфейса управления климат-контролем через терминал. Во всех моделях используются TFT ЖК-панели среднего формата по технологии IPS, обеспечивающей широкие углы обзора и отличную цветопередачу.

Рис. 9. Примеры интерфейсов пользователя для термостатных модулей

Области применения сенсорных «термостатных» модулей: системы кондиционирования и системы климат-контроля для офисных помещений, отелей, торговых помещений. В таблице 5 показаны параметры некоторых моделей термостатных ЖК-модулей с питанием от сети 220 В.

Сенсорные дисплейные HDMI-модули для ЖК-мониторов

DWIN производит и стандартные дисплейные модули с HDMI-интерфейсом. Сенсорная панель, встроенная в модуль, подключается к системному компьютерному блоку через USB. Дисплейный модуль может использоваться с любыми компьютерными системами — Windows, Linux, Android, Raspberry и другими. Это модули без процессорной платы. которые обеспечивают передачу видео высокого разрешения и многоканальных аудиоданных в цифровом виде с сохранением высокого качества.

Области применения модулей коммерческого класса: бытовая техника, принтеры, копировальная техника, системы для «умного дома» и т. п. Области применения модулей индустриального класса: торговые автоматы (вендинг), кассовые терминалы, игровые автоматы, инфо-стойки, заправочные АЗС колонки или терминалы зарядки электромобилей, станки, промышленное оборудование, тепловые насосы, лабораторное оборудование.

В таблице 6 приведены для примера параметры некоторых моделей HDMI дисплейных модулей DWIN.

Информационно-техническая поддержка пользовательских разработок

Важным условием или несомненным преимуществом высокой эффективности разработок является качество и оперативность получения технической информации в полном объеме. Это позволяет снизить риски и ускорить цикл разработки и внедрения конечного продукта. Компания DWIN Technology предоставляет для разработчиков широкий спектр такой поддержки. На сайте компании доступны для скачивания не только даташиты на продукцию, но и обширные руководства по применению, подробные описания инструментальных средств разработки, методические указания, инструкции, бесплатные программные продукты для разработки. Клиентам обеспечивается консультация при подборе дисплейного модуля по заданным параметрам. Также есть раздел форума для обмена опытом среди инженеров-разработчиков в секторе применения продукции компании, для вопросов и ответов специалистам [10]. Для обмена опытом применения модулей DWIN организована группа/чат в мессенджере Телеграмм https://t.me/dwin_chat.

Преимущества продукции DWIN Technology:

• Выгодная цена, которая в 2–3 раза ниже, чем у ближайшего конкурента. Снижения цены достигли за счет производства собственных видеопроцессоров T5L*.
• Нулевой процент брака. Многоуровневый контроль качества, отбраковка при 100% прогоне всех модулей. Продукция DWIN проходит комплексное тестирование после производства.
• Высокий уровень информационно-технической поддержки. При первом контакте за клиентом закрепляется персональный менеджер — технический специалист, в чьи обязанности входит консультация по подбору дисплея, помощь в техническом освоении продукции, сопровождение оптовых заказов.
• Заказные исполнения модулей. При заказе серийной партии есть возможность учесть дополнительные требования клиента по конструкции и функциональным параметрам.
• Безвозмездное предоставление образца. Новым клиентам может быть предоставлен образец нашей продукции для ознакомления [11].

О компании DWIN Technology

Компания DWIN Technology [1, 2] основана в 2003 году в «Кремниевой долине Китая», округе Чжунгуаньцунь Пекина. Число сотрудников компании превышает 1600 человек. Оборот компании в 2021 году составил $300 млн. Производственные площади — 250 000 квадратных метров. Объем продукции более 7 млн штук модулей в месяц.

По мере роста компания создала региональные центры маркетинга и поддержки приложений в Пекине, Сучжоу, Ханчжоу, Чанше, Гуанчжоу и Шэньчжэне, а также в зарубежных странах, таких как Индия, Польша, Бразилия и США, предоставляя услуги клиентам по всему миру.

Название связано с корпоративной философией взаимной выгоды — win-win = DoubleWIN, что переводится как «выигрыш-выигрыш = двойной выигрыш, или взаимовыгода».