一, Principi tècnic: característiques de visualització i base compartida de la pantalla de codi de segment
La pantalla de codi segmentat es mostra impulsant molècules de cristall líquid per desviar-se a través dels elèctrodes, i la seva estructura bàsica inclou vidre ITO, capa de cristall líquid, polaritzador i circuit de conducció. Cada segment de visualització correspon a un elèctrode independent i la transparència està controlada per tensió CA. Aquest disseny, naturalment, admet l'ús compartit de diversos dispositius:
Independència del contingut de la visualització: els requisits de visualització de diferents dispositius es poden controlar mitjançant programari per aconseguir diferents combinacions d'elèctrodes, per exemple, el dispositiu A mostra valors de temperatura, el dispositiu B mostra icones d'estat i els dos no interfereixen entre si.
Compatibilitat del senyal del controlador: els xips del controlador de pantalla de codi de segment (com ara HT1621) admeten l'adreçament de múltiples adreces i poden aconseguir un control de múltiples hosts mitjançant I²C o bus SPI. Per exemple, la memòria RAM de 32 × 4 bits de l'HT1621 es pot assignar a diferents dispositius, amb cada dispositiu que ocupa una àrea de memòria independent.
Característica de baix consum d'energia: el consum d'energia de la pantalla estàtica de la pantalla del codi del segment és de només 10 μ A i l'augment del consum d'energia total és limitat quan es comparteixen diversos dispositius, per la qual cosa és adequat per a escenaris amb bateria.
2, Disseny de maquinari: arquitectura clau per compartir diversos dispositius
1. Tecnologia de reutilització d'autobús
Expansió del bus I²C: utilitzeu multiplexors I²C com ara PCA9548A per expandir un únic bus I²C en 8 canals independents. Per exemple, als sistemes domèstics intel·ligents, els aparells d'aire condicionat, humidificadors i purificadors d'aire poden controlar la mateixa pantalla de codi de segment a través de diferents canals per mostrar el seu estat de funcionament respectiu.
Multiplexació per divisió de temps-bus SPI: diversos dispositius comparteixen el bus SPI mitjançant senyals de selecció de xip (CS). Per exemple, en un armari de control industrial, el PLC, l'HMI i el controlador de temperatura poden ocupar el bus SPI per torns per actualitzar el contingut de la pantalla del codi de segment.
2. Optimització de la gestió de l'energia
Control dinàmic de la font d'alimentació: s'utilitzen interruptors electrònics (com els xips 4066) per aconseguir l'aïllament de l'energia a nivell del dispositiu. Quan el dispositiu A s'hagi de mostrar, tanqueu el seu canal de control i desconnecteu els altres canals del dispositiu per evitar interferències de senyal. Per exemple, en un clúster de monitors mèdics, els monitors de diferents llits canvien els permisos de visualització mitjançant el xip 4066 per garantir la seguretat de les dades.
Mode d'espera de baixa potència: el xip del controlador de la pantalla de codi de segment admet el mode de repòs i els dispositius inactius poden entrar en un estat de baixa-potència. Per exemple, el corrent de son de l'HT1621 només és d'1 μ A i el consum d'energia global es pot controlar quan es comparteixen diversos dispositius.
3. Adaptació de l'estructura mecànica
Disseny d'interfície estandarditzat: s'utilitzen cables flexibles FPC o tires adhesives conductores per connectar la pantalla i l'equip de codi de segment, i s'aconsegueix un endoll i desendollament ràpid mitjançant interfícies estandarditzades (com ara endolls FPC de 20 pins). Per exemple, en un clúster de comptadors intel·ligents, es poden connectar diferents models de comptadors a la pantalla de codi de segment mitjançant una interfície unificada per reduir els costos de manteniment.
Disseny anti-interferències: en escenaris en què es desenvolupen densament diversos dispositius (com ara armaris de centres de dades), cal afegir una capa de blindatge entre la pantalla de codi de segment i els dispositius per evitar interferències electromagnètiques (EMI). Per exemple, utilitzar una carcassa metàl·lica per embolicar la pantalla de codi de segment i eliminar l'electricitat estàtica a través d'un cable de connexió a terra.
3, Adaptació del programari: la lògica bàsica de la col·laboració de diversos dispositius
1. Optimització del protocol de comunicació
Protocol de trama personalitzat: dissenyeu marcs de comunicació que incloguin identificadors de dispositius, àrees de visualització i contingut de dades per garantir que les dades de diversos dispositius no entren en conflicte. Per exemple, l'estructura del marc es defineix com a [ID del dispositiu] [àrea de visualització] [longitud de dades] [dades de visualització] [sum de comprovació], i el dispositiu només analitza les dades corresponents al seu propi identificador.
Programació de prioritats dinàmica: assigneu prioritats de visualització en funció de la importància del dispositiu. Per exemple, en els sistemes de control de robots industrials, el controlador principal mostra la prioritat més alta i els senyals d'aturada d'emergència poden evitar els recursos de visualització d'altres dispositius.
2. Mostra l'assignació dinàmica del contingut
Tecnologia de mapatge de memòria: divideix la memòria RAM del xip del controlador de la pantalla de codi de segment en diverses àrees independents, amb cada dispositiu corresponent a una àrea fixa. Per exemple, la RAM de 128 bits de l'HT1621 es pot assignar al dispositiu A (0-31 bits), al dispositiu B (32-63 bits) i al dispositiu C (64-95 bits), i els bits restants serveixen d'àrea comuna.
Capa de visualització virtual: superposant el contingut de visualització de diversos dispositius mitjançant programari, s'aconsegueix una visualització composta. Per exemple, en els dispositius portàtils intel·ligents, el mòdul de monitorització de la freqüència cardíaca i el mòdul de recompte de passos es poden sobreposar i mostrar a la mateixa pantalla de codi de segment.
3. Mecanisme de tolerància a fallades
Temporitzador Watchdog: supervisa l'estat de comunicació del dispositiu de monitorització. Si la pantalla no s'actualitza després del temps d'espera, es reiniciarà automàticament. Per exemple, al tauler d'instruments del vehicle, si la unitat de control del motor (ECU) no actualitza la visualització de velocitat durant més de 500 ms, el xip del controlador de la pantalla del codi de segment mostrarà el valor predeterminat "---".
Transmissió de redundància de dades: les dades de la pantalla clau s'envien diverses vegades per garantir la fiabilitat. Per exemple, al sistema de control d'una central nuclear, les dades de visualització de la dosi de radiació s'han d'enviar contínuament tres vegades i la pantalla només s'actualitzarà després que l'extrem receptor ho verifiqui.
4, Pràctica de la indústria: un cas típic de compartició de diversos dispositius
1. Camp de control industrial: Pantalla col·laborativa multiparàmetre
Una determinada empresa química adopta una solució de pantalla de codi de segment compartit, integrant la visualització dels paràmetres de temperatura, pressió i flux al mateix mòdul. Mitjançant la tecnologia d'expansió del bus I²C, els PLC, els sensors i els dispositius HMI actualitzen per torns el contingut de la pantalla, reduint els costos del sistema en un 40% i reduint la latència de la pantalla a menys de 100 ms.
2. Camp Smart Home: Gestió de clúster de dispositius
El sistema domèstic intel·ligent Xiaomi utilitza la tecnologia de multiplexació per divisió de temps{0}}bus SPI per aconseguir una visualització compartida de l'estat de dispositius com ara aparells d'aire condicionat, purificadors, humidificadors, etc. Els usuaris poden canviar els dispositius de visualització mitjançant l'aplicació mòbil i el consum d'energia de la pantalla de codi de segment només augmenta en 0,5 mW, allargant la durada de la bateria fins a 12 mesos.
3. Camp d'equips mèdics: pantalla d'alta fiabilitat
Mindray Medical adopta la tecnologia d'aïllament d'interruptors electrònics al clúster de monitors per garantir un control independent de les pantalles de codi de segment per a monitors en diferents llits. Mitjançant el control dinàmic de la font d'alimentació, la visualització d'altres dispositius no es veu afectada quan falla un únic dispositiu i el MTBF (temps mitjà entre fallades) del sistema augmenta a 50.000 hores.
