基於 NXP i.MX RT1050 高解析度觸摸屏方案~讓傳統家電更智能

參加2019 上海家博會，可以看到目前家電進化方向，傳統家電聯網化、智能化。聯網很容易理解，更多是加個 WiFi 模組，可以與手機互聯，再進行遠程控制，這也是智能化的一種方式，那麼還有別的智能化方式嗎？本方案介紹另外一種能讓傳統家電更智能的方案，HMI，human machine interface 人機接口，即應用於小家電的高解析度觸摸屏方案。

常規款的的微波爐、洗衣機、電飯煲，大部分為實體按鍵，再後來演變成觸摸按鍵，現在看到家電市場的高端家電，許多都使用上了觸摸顯示屏方案。包括雲米的淨水器、雲米冰箱、格力洗衣機等各類產品，都有加上了顯示觸摸屏。

大聯大世平集團推出方案是基於 NXP i.MX RT1050 作為顯示觸摸屏的主控，GUI 功能基於免費的GUI 開發工具 emwin，開發簡單、便捷、免費。跨界 MCU 在電源設計上不需要電源管理晶片，節省成本，支持視頻播放軟解碼，使用本身的格式TS，ffmep 來進行解碼，再用JPEG2MOVIES 編碼成EMF （EMWIN MOvie File）格式，用的是EmWIn 帶的工具，AVI 視頻格式可以直接在 JPEG2MOVIES 來進行解碼播放。

方案主要應用於各類小家電產品上的觸摸屏應用：洗衣機、電飯煲、飲水機、咖啡機等。

 

硬體設計說明

 

1. 主控採用的是 NXP MCU i.MX RT1050，該產品以MCU的價格讓客戶得到 MPU的性能體驗，具有極高的性價比。MX RT1050具有足夠的計算性能和靈活的存儲器配置。它的基本參數如下：
   • Cortex-M7 內核，600M 主頻
   • 無內部 Flash，512KB SDRAM
   • 支持 LCD RGB888 接口，CSI 接口
   • 支持 emwin 等 GUI 工具
   • 帶有 PXP 加速器
   • 解析度最高支持 1366 * 768
   • 支持以太網接口
   • 支持 Keil、IAR、MCUexprsso 開發環境
   • 支持 FreeRTOS、RT-Thread
   • 低成功、高性價比

該晶片高主頻，外設資源豐富，除了本方案介紹的 HMI 應用外，還可應用於其它方案，如電機控制、電話會議系統、環繞音箱等；

主控框圖如下圖所示：


      2. 觸摸屏設計

方案使用的觸摸屏為 Rocktech的4.3英寸TFT，像素為480*272，帶LED背光和電容式觸摸板，觸摸板上的 IC 為敦泰 FT36GQQ，接口為 I2C 接口。



      3. 其它電路設計

該方案上面用到的 SDRAM 為華邦的W9825G6KH-5I，Flash 為華邦的 W25Q256JVEIQ，本身 flash 支持 SPI flash，Hyper Flash，根據應用需求和成本來考量，且我們有測試過如下品牌的 Flash，可以正常使用，在選型評估時，也可作參考使用。


      4.  硬體設計注意事項

① Layout建議參考開發板的 4 層板設計

② 電源部分建議保持內部 DC/D C電流環路儘可能小，以避免 EMI 問題

③ 過孔和線寬設計建議

• 對於 BGA 區域：

  - 通孔類型為 14/8mils，走線寬度為 4mils，走線間距為 3.79mils。

• 對於默認區域（BGA 除外）：

  - 通孔類型為 18/8mils，走線寬度為 5mils，走線間距為 7mils。

      - 首選的 BGA 電源去耦設計布局參考恩智浦開發板

④ SDRAM 接口（運行頻率高達 166MHz）是晶片路由的關鍵接口之一。 單端走線的受控阻抗必須為 50Ω。理想情況下，將所有信號路由到與 EVK 板相同的長度。


方案原理圖：


PCB Layout：

 

軟體設計說明

 

1. GUI 開發工具安裝

 

①下載 SDK，裡面包含有 emWIn GUI 的 Demo，可以進行參照路徑：

② 程序

       
      2.  注意事項：

① 使用 J-link 下載時選擇 SWD 接口，同時需要使用 V9 版本及以上的 J-link，同時J-link 軟體驅動包需要在 6.24b 以上。




② 提供 64Mbyte  HyperFalsh 、8 Mbyte 、1 6Mbyte QSPIFalsh 的燒錄算法，在燒錄的時候需要注意將 RAM Use size 改為 0x8000。

     3. 其他補充說明：

① 該方案除了可以做一些界面顯示，還可以實現小視頻的播放，視頻播放本身的格式TS，ffmep 來進行解碼，然後在用JPEG2MOVIES 編碼成EMF （EMWIN MOvie File）格式，用的是EmWIn 帶的工具，就是 EmWIn 自帶的函數，AVI 可以直接在 JPEG2MOVIES 來進行解碼播放

② 在用 SDRAM 的情況下，RGB888 和網口是不能夠同時使用的，晶片管腳復用的問題。

燒錄demo後的實際效果圖：
① 如圖是溫控器的顯示，顯示房間的溫度，可以通過觸摸屏來選擇溫度的調節

②播放小視頻

可以播放一些類似開機畫面，LOGO 動態顯示