基于 NXP i.MX RT1050 高分辨率触摸屏方案~让传统家电更智能

参加2019 上海家博会，可以看到目前家电进化方向，传统家电联网化、智能化。联网很容易理解，更多是加个 WiFi 模组，可以与手机互联，再进行远程控制，这也是智能化的一种方式，那么还有别的智能化方式吗？本方案介绍另外一种能让传统家电更智能的方案，HMI，human machine interface 人机接口，即应用于小家电的高分辨率触摸屏方案。

常规款的的微波炉、洗衣机、电饭煲，大部分为实体按键，再后来演变成触摸按键，现在看到家电市场的高端家电，许多都使用上了触摸显示屏方案。包括云米的净水器、云米冰箱、格力洗衣机等各类产品，都有加上了显示触摸屏。

大联大世平集团推出方案是基于 NXP i.MX RT1050 作为显示触摸屏的主控，GUI 功能基于免费的GUI 开发工具 emwin，开发简单、便捷、免费。跨界 MCU 在电源设计上不需要电源管理芯片，节省成本，支持视频播放软解码，使用本身的格式TS，ffmep 来进行解码，再用JPEG2MOVIES 编码成EMF （EMWIN MOvie File）格式，用的是EmWIn 带的工具，AVI 视频格式可以直接在 JPEG2MOVIES 来进行解码播放。

方案主要应用于各类小家电产品上的触摸屏应用：洗衣机、电饭煲、饮水机、咖啡机等。

 

硬件设计说明

 

1. 主控采用的是 NXP MCU i.MX RT1050，该产品以MCU的价格让客户得到 MPU的性能体验，具有极高的性价比。MX RT1050具有足够的计算性能和灵活的存储器配置。它的基本参数如下：
   • Cortex-M7 内核，600M 主频
   • 无内部 Flash，512KB SDRAM
   • 支持 LCD RGB888 接口，CSI 接口
   • 支持 emwin 等 GUI 工具
   • 带有 PXP 加速器
   • 分辨率最高支持 1366 * 768
   • 支持以太网接口
   • 支持 Keil、IAR、MCUexprsso 开发环境
   • 支持 FreeRTOS、RT-Thread
   • 低成功、高性价比

该芯片高主频，外设资源丰富，除了本方案介绍的 HMI 应用外，还可应用于其它方案，如电机控制、电话会议系统、环绕音箱等；

主控框图如下图所示：


      2. 触摸屏设计

方案使用的触摸屏为 Rocktech的4.3英寸TFT，像素为480*272，带LED背光和电容式触摸板，触摸板上的 IC 为敦泰 FT36GQQ，接口为 I2C 接口。



      3. 其它电路设计

该方案上面用到的 SDRAM 为华邦的W9825G6KH-5I，Flash 为华邦的 W25Q256JVEIQ，本身 flash 支持 SPI flash，Hyper Flash，根据应用需求和成本来考量，且我们有测试过如下品牌的 Flash，可以正常使用，在选型评估时，也可作参考使用。


      4.  硬件设计注意事项

① Layout建议参考开发板的 4 层板设计

② 电源部分建议保持内部 DC/D C电流环路尽可能小，以避免 EMI 问题

③ 过孔和线宽设计建议

• 对于 BGA 区域：

  - 通孔类型为 14/8mils，走线宽度为 4mils，走线间距为 3.79mils。

• 对于默认区域（BGA 除外）：

  - 通孔类型为 18/8mils，走线宽度为 5mils，走线间距为 7mils。

      - 首选的 BGA 电源去耦设计布局参考恩智浦开发板

④ SDRAM 接口（运行频率高达 166MHz）是芯片路由的关键接口之一。 单端走线的受控阻抗必须为 50Ω。理想情况下，将所有信号路由到与 EVK 板相同的长度。


方案原理图：


PCB Layout：

 

软件设计说明

 

1. GUI 开发工具安装

 

①下载 SDK，里面包含有 emWIn GUI 的 Demo，可以进行参照路径：

② 程序

       
      2.  注意事项：

① 使用 J-link 下载时选择 SWD 接口，同时需要使用 V9 版本及以上的 J-link，同时J-link 软件驱动包需要在 6.24b 以上。




② 提供 64Mbyte  HyperFalsh 、8 Mbyte 、1 6Mbyte QSPIFalsh 的烧录算法，在烧录的时候需要注意将 RAM Use size 改为 0x8000。

     3. 其他补充说明：

① 该方案除了可以做一些界面显示，还可以实现小视频的播放，视频播放本身的格式TS，ffmep 来进行解码，然后在用JPEG2MOVIES 编码成EMF （EMWIN MOvie File）格式，用的是EmWIn 带的工具，就是 EmWIn 自带的函数，AVI 可以直接在 JPEG2MOVIES 来进行解码播放

② 在用 SDRAM 的情况下，RGB888 和网口是不能够同时使用的，芯片管脚复用的问题。

烧录demo后的实际效果图：
① 如图是温控器的显示，显示房间的温度，可以通过触摸屏来选择温度的调节

②播放小视频

可以播放一些类似开机画面，LOGO 动态显示