簡(jiǎn)介:工業(yè)串口屏因其簡(jiǎn)單易用，大大降低了儀器設(shè)備人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，解決了人機(jī)交互相關(guān)工作的重復(fù)性設(shè)計(jì)問(wèn)題。它已被儀器和機(jī)電設(shè)備制造商廣泛認(rèn)可和使用。在近20年的發(fā)展中，工業(yè)串口屏的硬件平臺(tái)經(jīng)歷了兩代技術(shù)的發(fā)展，這對(duì)工業(yè)串口屏的性能產(chǎn)生了很大的影響。

1.工業(yè)串口屏的硬件組成

它由串口、主控CPU、存儲(chǔ)器FLASH、圖形控制器、SRAM/DARM等基本電路功能組成。

2、第一代:

2014年及之前，串行屏的主控CPU主要是通用單片機(jī)，主頻較低，基本都在100MHz以內(nèi)。

第一代工業(yè)串口屏由于CPU主頻低，功能單一，集成度低，需要增加一個(gè)單獨(dú)的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形控制器和顯存的功能。所以第一代串口屏芯片眾多，硬件設(shè)計(jì)難度大，成本高。而且由于市場(chǎng)上沒(méi)有成熟易用的圖形控制器芯片，需要使用可編程邏輯器件來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，這也是第一代串口屏設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。

早期的工業(yè)串口屏，基于STM32F103VBT6+CPLD的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，是這一時(shí)期具有代表性的原創(chuàng)串口屏硬件架構(gòu)。

因?yàn)榈谝淮衅潦褂玫男酒瑪?shù)量多，而且年代久遠(yuǎn)，所以受到2020年夏天開始的芯片短缺的影響很大。部分芯片缺貨導(dǎo)致部分芯片價(jià)格上漲數(shù)十倍，導(dǎo)致第一代串行屏短時(shí)間內(nèi)全部退出市場(chǎng)。

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3.第二代:2015年及以后

第二代工業(yè)串口屏硬件平臺(tái)有兩個(gè)顯著特點(diǎn):一是主控CPU主頻明顯提升，基本都在200MHz以上。第二，CPU的集成度有了很大的提高，通常集成了圖形控制器和顯存的功能，真正做到了單芯片方案，CPU之外只需要一個(gè)外存FLASH。

隨著二代工業(yè)串口屏主CPU主頻的提升，CPU的運(yùn)算能力大幅提升，促使串口屏圖像格式從bmp非壓縮點(diǎn)陣格式向jpg壓縮格式轉(zhuǎn)變，大幅降低UI圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)存占用，推動(dòng)了內(nèi)存從大容量并行NAND FLASH向小容量SPI Nor FLASH的演進(jìn)。一方面簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，降低了成本，提高了存儲(chǔ)可靠性。

由于主控CPU主頻的提高，CPU的運(yùn)算能力大幅提升，二代串口屏的影音等多媒體功能得到加強(qiáng)和廣泛應(yīng)用。

由于芯片數(shù)量的減少，二代串行屏的硬件設(shè)計(jì)難度大大降低，成本優(yōu)勢(shì)明顯。中現(xiàn)科技在2015年率先推出的SDWe系列串行屏，就是這一時(shí)期串行屏的典型代表。

4.未來(lái)趨勢(shì):

由于工業(yè)串口屏幕市場(chǎng)的快速發(fā)展，它引起了許多芯片設(shè)計(jì)公司的關(guān)注，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多針對(duì)該領(lǐng)域的新解決方案。基于Cortex-A7核的芯片是最具代表性的，基本上是在20nm工藝的基礎(chǔ)上制造的。先進(jìn)的工藝帶來(lái)了性價(jià)比的真正提高。

基于20nm級(jí)別的Cortex-A7核心芯片相比40nm和50nm工藝的第二代主控芯片，主頻大幅提升至1GHz以上，數(shù)據(jù)處理能力大幅提升，正好滿足了串口屏幕提升各種動(dòng)態(tài)畫面顯示效果的需求。芯片功耗更低，有利于電源電路、散熱等硬件設(shè)計(jì)。部分廠商推出的Cortex-A7核心芯片內(nèi)部集成了大容量DRAM內(nèi)存，采用了有利于雙面PCB板布線的QFP和QFN封裝，具備了新一代串行屏硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)條件。

隨著用戶對(duì)工業(yè)串口屏應(yīng)用體驗(yàn)的提升，再加上成本上的權(quán)衡，Cortex-A7核心芯片可能會(huì)成為未來(lái)新一代串行屏的首選。