一, Principe technique : Caractéristiques d'affichage et base partagée de l'écran de code de segment
L'écran de code segmenté s'affiche en conduisant les molécules de cristaux liquides à dévier à travers les électrodes, et sa structure centrale comprend du verre ITO, une couche de cristaux liquides, un polariseur et un circuit de commande. Chaque segment d'affichage correspond à une électrode indépendante et la transparence est contrôlée par une tension alternative. Cette conception prend naturellement en charge le partage multi-appareils :
Indépendance du contenu d'affichage : les exigences d'affichage de différents appareils peuvent être contrôlées par un logiciel pour obtenir différentes combinaisons d'électrodes, par exemple, l'appareil A affiche les valeurs de température, l'appareil B affiche les icônes d'état, et les deux n'interfèrent pas l'un avec l'autre.
Compatibilité du signal de pilote : les puces de pilote d'écran de code de segment (telles que HT1621) prennent en charge l'adressage multi-adresses et peuvent réaliser un contrôle multi-hôtes via le bus I²C ou SPI. Par exemple, la RAM 32 × 4 bits du HT1621 peut être allouée à différents appareils, chaque appareil occupant une zone mémoire indépendante.
Fonction de faible consommation d'énergie : la consommation d'énergie de l'affichage statique de l'écran de code de segment n'est que de 10 μ A, et l'augmentation totale de la consommation d'énergie est limitée lorsque plusieurs appareils sont partagés, ce qui la rend adaptée aux scénarios alimentés par batterie.
2, Conception matérielle : Architecture clé pour le partage multi-appareils
1. Technologie de réutilisation des bus
Extension du bus I²C : utilisez des multiplexeurs I²C tels que PCA9548A pour étendre un seul bus I²C en 8 canaux indépendants. Par exemple, dans les systèmes de maison intelligente, les climatiseurs, les humidificateurs et les purificateurs d'air peuvent contrôler le même écran de code de segment via différents canaux pour afficher leur état de fonctionnement respectif.
Multiplexage temporel du bus SPI- : plusieurs appareils partagent le bus SPI via des signaux de sélection de puce (CS). Par exemple, dans une armoire de commande industrielle, l'API, l'IHM et le contrôleur de température peuvent occuper à tour de rôle le bus SPI pour mettre à jour le contenu de l'affichage de l'écran du code de segment.
2. Optimisation de la gestion de l'énergie
Contrôle dynamique de l'alimentation : des commutateurs électroniques (tels que des puces 4066) sont utilisés pour obtenir une isolation électrique au niveau de l'appareil. Lorsque l'appareil A doit afficher, fermez son canal de contrôle et déconnectez les autres canaux de l'appareil pour éviter les interférences du signal. Par exemple, dans un cluster de moniteurs médicaux, les moniteurs de différents lits changent d'autorisation d'affichage via la puce 4066 pour garantir la sécurité des données.
Mode veille à faible consommation : la puce du pilote d'écran à code de segment prend en charge le mode veille, et les appareils inactifs peuvent passer dans un état de faible consommation-. Par exemple, le courant de veille du HT1621 n'est que de 1 μA et la consommation électrique globale est contrôlable lorsque plusieurs appareils sont partagés.
3. Adaptation de la structure mécanique
Conception d'interface standardisée : des fils flexibles FPC ou des bandes adhésives conductrices sont utilisés pour connecter l'écran de code de segment et l'équipement, et un branchement et un débranchement rapides sont obtenus grâce à des interfaces standardisées (telles que des prises FPC 20 broches). Par exemple, dans un cluster de compteurs intelligents, différents modèles de compteurs peuvent être connectés à l'écran du code de segment via une interface unifiée pour réduire les coûts de maintenance.
Conception anti-interférence : dans les scénarios où plusieurs appareils sont densément déployés (tels que les armoires de centres de données), il est nécessaire d'ajouter une couche de blindage entre l'écran du code de segment et les appareils pour éviter les interférences électromagnétiques (EMI). Par exemple, utiliser une coque métallique pour envelopper l'écran du code de segment et éliminer l'électricité statique via un fil de terre.
3, Adaptation logicielle : la logique fondamentale de la collaboration multi-appareils
1. Optimisation du protocole de communication
Protocole de trame personnalisé : concevez des trames de communication qui incluent les identifiants des appareils, les zones d'affichage et le contenu des données pour garantir que les données de plusieurs appareils n'entrent pas en conflit. Par exemple, la structure de trame est définie comme [ID de l'appareil] [zone d'affichage] [longueur des données] [données d'affichage] [somme de contrôle], et l'appareil analyse uniquement les données correspondant à son propre ID.
Planification dynamique des priorités : attribuez des priorités d'affichage en fonction de l'importance de l'appareil. Par exemple, dans les systèmes de commande de robots industriels, le contrôleur principal affiche la priorité la plus élevée et les signaux d'arrêt d'urgence peuvent préempter les ressources d'affichage d'autres appareils.
2. Afficher l'allocation dynamique du contenu
Technologie de mappage de mémoire : divisez la RAM de la puce du pilote d'écran à code de segment en plusieurs zones indépendantes, chaque appareil correspondant à une zone fixe. Par exemple, la RAM de 128 bits du HT1621 peut être allouée au périphérique A (0 à 31 bits), au périphérique B (32 à 63 bits) et au périphérique C (64 à 95 bits), les bits restants servant de zone commune.
Couche d'affichage virtuel : en superposant le contenu d'affichage de plusieurs appareils via un logiciel, un affichage composite est obtenu. Par exemple, dans les appareils portables intelligents, le module de surveillance de la fréquence cardiaque et le module de comptage des pas peuvent être superposés et affichés sur le même écran de code de segment.
3. Mécanisme de tolérance aux pannes
Minuterie de surveillance : surveille l'état de communication du dispositif de surveillance. Si l'affichage n'est pas mis à jour après le délai, il sera automatiquement réinitialisé. Par exemple, dans le groupe d'instruments du véhicule, si l'unité de commande du moteur (ECU) ne met pas à jour l'affichage de la vitesse pendant plus de 500 ms, la puce du pilote de l'écran de code de segment affichera la valeur par défaut « --- ».
Transmission de redondance des données : les données d'affichage clés sont envoyées plusieurs fois pour garantir la fiabilité. Par exemple, dans le système de surveillance d'une centrale nucléaire, les données d'affichage de la dose de rayonnement doivent être envoyées en continu trois fois, et l'affichage ne sera mis à jour qu'après vérification par l'extrémité réceptrice.
4, Pratique industrielle : un cas typique de partage multi-appareils
1. Champ de contrôle industriel : affichage collaboratif multi-paramètres
Une certaine entreprise chimique adopte une solution d'écran de code de segment partagé, intégrant l'affichage des paramètres de température, de pression et de débit dans le même module. Grâce à la technologie d'extension de bus I²C, les automates, les capteurs et les appareils IHM mettent à jour à tour de rôle le contenu de l'affichage, réduisant ainsi les coûts du système de 40 % et réduisant la latence d'affichage à moins de 100 ms.
2. Domaine de la maison intelligente : gestion des clusters d'appareils
Le système de maison intelligente Xiaomi utilise la technologie de multiplexage temporel du bus SPI-pour obtenir un affichage partagé de l'état des appareils tels que les climatiseurs, les purificateurs, les humidificateurs, etc. Les utilisateurs peuvent changer d'appareil d'affichage via l'application mobile, et la consommation électrique de l'écran à code de segment n'augmente que de 0,5 mW, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie à 12 mois.
3. Domaine des équipements médicaux : affichage haute fiabilité
Mindray Medical adopte une technologie d'isolation de commutateur électronique dans le groupe de moniteurs pour garantir un contrôle indépendant des écrans de code de segment pour les moniteurs des différents lits. Grâce au contrôle dynamique de l'alimentation électrique, l'affichage des autres appareils n'est pas affecté en cas de panne d'un seul appareil et le temps moyen entre pannes (MTBF) du système est augmenté à 50 000 heures.