| Display 4D system |
 |
 |
 |
|
4D System
Presentazione 4D System realizza display LCD per l'elettronica embedded, con caratteristiche avanzate e specializzate tali da agevolare l'integrazione dei propri display in tutti i progetti in cui si necessita di un'interazione visiva.  La gamma di Display LCD è estremamente vasta copre le più svariate esigenze. Si parte con display piccoli di soli 0,96'' idonei in tutti i contesti dove si devono conservare rigorosamente le ridotte dimensioni, si giunge a soluzioni molto più permissive con una diagonale di 2,83'', touch-screen sensor e caratteristiche tecniche avanzate. Tutti i display hanno elevate profondità di colore selezionabile in molti casi tra 256 e 262k, true-to-life-colours, enhanced AMOLED screen, permettendo riproduzioni di immagini molto fedeli, il contrasto tra bianco e nero è ottimo essendo assente la retroilluminazione, la scala dei grigi è lineare e non soggetta a false approssimazioni con la riproduzione di un simil-nero, in molti casi grigio scuro, ed infine la disponibilità per tutti gli utenti dell'ambienti di programmazione integrato IDE e del linguaggio 4DGL, disponibile gratuitamente, rende molto interessante questi display noti anche per le elevate capacità logiche di cui sono dotati, permettendo di sfruttare, programmando, direttamente logica interna.  La 4D System ha focalizzato la sua attenzione sulle nuove tecnologie OLED, a differenza di quanto è possibile trovare in commercio, basta navigare in Internet per trovare innumerevoli soluzioni in tecnologia classica TFT, con l'impossibilità di ridurre lo spessore del pannello. La 4D System concentrando i propri sforzi sull'innovazione ha reso i propri display molto competitivi, sopratutto in termini di funzionalità e di dimensioni, a beneficio delle dell'applicazione finale, diversamente improponibile con i display TFT legati strettamente ad una fonte permanente di retroilluminazione, e quindi da circuiti di step-up e pilotaggio delle tensioni, spesso molto elevate. Con la tecnologia OLED e sue derivati è possibile eliminare la retroilluminazione permanente, fornendo ai pixel un po' come accadeva con il vecchio tubo catodico, la capacità di emettere luce, ciò implica anche l'assenza di circuiti complessi e specializzati che contribuisce a ridurne le dimensioni in pochi millimetri di spessore, in più l'assenza di lampade fluorescenti permette di lavorare con tensioni dell'ordine delle decine di volt, spesso solo 5V sono sufficienti, di conseguenza meno pericolose in caso di guasti.
Panoramica sulla tecnologia OLED
I display della 4D System sono notoriamente realizzati con tecnologia OLED, dove l'acronimo sta per Organic Light Emitting Diode, nel dettaglio Light Emitting Diode non deve trarre in inganno, i display OLED non sono realizzati con LED o con matrici di minuscoli LED, il termine è impropriamente adoperato. Il fascio di luce è generato da sostanze organiche più precisamente da sostanze plastiche rese conduttive con particolari processi che rendono la natura della struttura cristallina mono-polare, conferendogli in questo modo la capacità di condurre corrente solo in un verso. Il comportamento ottenuto è analogo a un diodo e per questo motivo i display realizzati con strutture organiche prendono il nome generale di O-LED, ricordando la similitudine con i LED, diversamente realizzati con silicio drogato. (oled structure) Il termine OLED, nella pratica è molto ampio, esso racchiude un grande insieme di famiglie di display realizzati con la capacità di emettere luce propria, questi possono anche essere definiti attivi, differenziandoli dai TFT dove il pannello ha un comportamento puramente passivo, filtrando e polarizzando il fascio di luce. Nella grande famiglie degli OLED nascono diverse sotto prodotti, differenti per tipo di materiale organico o per tipologia di matrice costruttiva, utilizzata per raggruppare i pixel, ad esempio sulla differenza di materiale organico si possono trovare queste sigle P-LED, PHO-LED, SM-LED e così via, distinguendo per lo più le tecniche produttive o il tipo di legame “drogaggio” tra gli elementi. Allo stesso tempo si hanno distinzioni tra il tipo di matrice, passiva o attiva, in questo campo una classe molto importante, derivante dalla famiglia degli OLED, è quella degli AMOLED, questi si differenziano per avere una matrice attiva, ovvero una matrice con integrati almeno due transistor per pixel, che conferisce la possibilità di pilotare autonomamente il singolo pixel tra una scansione e l'altra, come risultato si hanno immagini ben definite e molto luminose. Un esempio di display AMOLED della 4D System è il µOLED-32028-P1T . Foto L'evoluzione dei dispaly. Per comprendere in pieno le potenzialità di questa nuova tecnologia bisogna fare un salto in dietro nella storia dell'evoluzione dei display. Con il termine Display si intende essenzialmente un quadrante di varia natura utile per comunicare delle informazioni. In elettronica la necessità di comunicare informazioni all'utente è molto sentita si potrebbe affermare con buona approssimazione che tutta l'interazione uomo-macchina si basa sulla comunicazione per mezzo visivo, oggi nonostante l'evoluzione tecnologica spinga verso nuove frontiere di interazione, basate sul tatto, sull'udito, sul coinvolgimento di tutti i sensi, ancora non esiste una tecnologia tale da rimpiazzare completamente la comunicazione uomo-macchina tramite mezzi visivi.
La storia dell'evoluzione dei display nasce proprio dai presupposti descritti fin ora, il termine display ha catturato in pieno questi aspetti e oggi pronunciando la parola display si immagina facilmente un display LCD super sottile da migliaia di colori. È bene conoscere qualche dettaglio in più a tal proposito, i display non deve necessariamente individuare dispositivi LCD, spesso l'uso comune tende a confondere i due significati, dimenticando che display racchiude una famiglia molto vasta, come il tubo catodico, il proiettore e tra questi i ben famigerati LCD. (Foto dispaly).
Ovviamente lo schermo LCD collegato al computer o l'ultima televisione super-sottile sono frutto di anni di evoluzione in ambito tecnologico, riguardando un po' la storia si scopre facilmente che i display LCD per arrivare ad essere colorati e super-sottili e dalle mille dimensioni ne hanno fatta di strada, basti ricordare la comparsa dei primi display LCD in applicazioni low-cost, come ad esempio calcolatrici ed agli orologi da polso, dove il compito del display era molto semplice, la funzionalità era solo quella di mostrare numeri o simboli prestabiliti, la logica di controllo aveva il compito di interagire con pochissimi “pixel” o segmenti nel caso di display numerici, la scarsità di pixel ed il colore monocromatico permetteva di usare logiche molto scarne con capacità di calcolo limitate. Le applicazioni embedded spinte da nuovi micro controllori sono state le prime a sentito la necessità di comunicare numeri e simboli, per questo sono stati introdotti a buon mercato i classici HD44780, display molto versatili di tipo alpha-numerico semplici da programmare. È compito della logica interna convertire il carattere ASCII nella rappresentazione visiva sulla matrice di pixel. Questi display nonostante il basso costo e la semplicità d'uso si sono presto rilevati obsoleti in situazioni più complesse, ed infine l'assenza di capacità grafiche ne ha limitato l'uso sconsigliandolo in nuove applicazioni. Oggi i display grafici colorati si trovano in moltissimi settori e la loro presenza è favorita dai costi accessibili a molte applicazioni, il problema che continua ancora a sussistere è la scarsa integrabilità in termini di dimensioni dovute per lo più alla presenza di particolari circuiti di pilotaggio, problema sorvolato dai display della 4D System con costruzione OLED.
(Foto dispaly a colori) Senza descrivere nel dettaglio il funzionamento di un display LCD, si può facilmente riassumere che esso è un oggetto passivo, differentemente da quanto capitava con i tubi a raggi catodici, dove il fascio di elettroni colpendo lo schermo fluorescente generava fasci luminosi, il pannello LCD ha un funzionamento opposto, non è in grado di emettere luce bensì può solo diventare opaco alla sorgente retrostante, per questo motivo tutti i display hanno bisogno della retroilluminazione, questa spesso viene fornita da lampada ad alta tensione, o in caso i display siano molto piccoli da LED permettendo di avere tensioni di esercizio non eccessive, quindi anche rischi minori. La presenza della retroilluminazione non è la soluzione ottimale, prima di tutto aumenta le dimensioni del display che per forza di cose dovrà essere più spesso, secondo la retroilluminazione dovrà essere sempre fissa il che comporta consumi costanti anche quando si sta riproducendo solo il colore nero, tutte queste esigenze hanno spinto allo studio di nuove tecniche in grado di far generare autonomamente ad ogni pixel la luce necessaria per ricreare l'immagine sul display. É il caso della tecnologia OLED che sfrutta le proprietà di materiali organici per emettere luce, eliminando per sempre la necessità della retroilluminazione, e di complessi circuiti di pilotaggio.
Tipologie di LCD della 4D System
I display LCD 4D System sono dotati di potenti microcontrollori che permettono di offrire un'interfaccia seriale di controllo, tramite la quale inviare i comandi alla logica con funzioni primitive per disegnare linee, figure, immagini o scrivere testo e così via. Questi display possono anche essere sfruttati programmando direttamente la logica, con l'apposito tool gratuito, il linguaggio è molto semplice e compatto, ha una sintassi simile al C ma con molti aspetti semplificati. La porta seriale può essere collegata con dispositivi esterni per ampliare le potenzialità , infine sul connettore del display sono presenti anche alcuni pin programmabili che possono essere abbinati per controllare direttamente pulsanti, potenziometri e qual si voglia.
Come installare l'ambiente 4DGL Workshop.
Di seguito verrà spiegato come preparare il computer per programmare i moduli 4D System. L'ambiente di sviluppo 4DGL Workshop, è reperibile gratuitamente sul sito della 4D System o al seguente link diretto http://www.4dsystems.com.au/developers/ al momento la versione del software è la 2.3 ed è una versione beta, ed è adatta agli esempi seguenti. Al termine del download, l'installazione è semplice e veloce, basta fare doppio click sull'installer del file scaricata e proseguire con l'installazione guidata, i punti più importanti dell'installazione sono rappresentati negli screenshot seguenti:
Primo passo, presentazione di 4DGL Workshop, nulla di particolare bisogna solo clickare su NEXT:
Secondo passo, accettare i termini di licenza e proseguire con NEXT:
Terzo passo, scegliere un percorso d'installazione alternativo, o lasciare quello di default:
Quarto passo, avviare l'installazione clickando su START:
Ultimo passo, confermare il lancio dell'applicazione selezionando il check-box e premere EXIT:
A questo punto la fase di installazione è terminata, manca solo da configurare il dispositivo di programmazione selezionando la giusta porta COM, nell'esempio la porta richiesta è la numero 5:
Per conoscere il numero di porta assegnata al vostro adattatore seriale USB potrete accedere alle proprietà di risorse del computer, dalla scheda Hardware selezionare Gestione Periferiche, tra le porte COM ed LPT, con l'adattatore collegato ad una porta USB, potrete riconoscere il numero di porta assegnato, nell'esempio il numero di porta assegnato all'adattatore USB è 5.
La fase di installazione è terminata.
Una panoramica sul linguaggio 4DGL Conclusa la fase di installazione è ora possibile dedicare qualche riga alla presentazione del linguaggio 4DGL. Il linguaggio di programmazione per queste logiche di controllo, è un linguaggio di alto livello conserva una sintassi C-like, con funzioni di alto livello, espandibilità e modularità tutto rivolto verso una programmazione grafica, cioè con direttive e funzioni preconfigurate volte a semplificare la gestione del display. Inoltr molti modelli sono dotati di supporto per MMC con la capacità di gestire un file System, non poco per un display.
Hello World in 4DGL In questo capitolo verrà presentato la realizzazione di un semplice programma Hello World per imparare ad utilizzare l'ambiente di sviluppo 4DGL Workshop. Per avviare l'ambiente di sviluppo 4DGL Workshop basta fare doppo click sull'icona creata durante la fase di installazione. Avviato il programma presenterà una finestra come la seguente, dove sarà possibile selezionando il pulsante Project per accedere alla lista di progetti:
Dalla finestra di dialogo Project Manager è possibile eseguire diverse operazioni, creare un nuovo progetto, modificarne o eliminare uno esistente ed infine creare o cancellare file sorgenti:
Intuitivamente si capisce che per generare un nuovo progetto bisogna premere il pulsante New, inserire il nome del progetto desiderato ad esempio “4DProject”, e confermare col pulsante OK:  Da questo momento risulterà disponibile tra la lista di progetti esistenti 4DProject l'ultimo lavoro appena creato. I progetti sono solo un raggruppamento di file, come degli archivi o cartelle per questo motivo ancora non è possibile scrivere il codice, bisogna aggiungere un file al progetto creato che avrà estensione .4dg, per aggiungere nuovi file semplicemente basta premere il pulsante Add ed inserire il nome desiderato, ad esempio il classico “HelloWorld.4dg”, solo dopo quest'ultima fase sarà possibile scrivere il codice sorgente e procedere alla creazione del nostro primo programma:
In automatico nel file appena creato verrà inserita un'intestazione, riassuntiva del vostro progetto, essendo un commento si può anche decidere di eliminarlo, la presenza o meno non influenzerà il programma scritto da voi:
In realtà manca ancora l'ultima fase di configurazione, bisogna indicare all'ambiente di sviluppo il tipo di display che si andrà ad utilizzare, questo può essere indicato selezionando la giusta logica nell'Item menù sotto il nome di Platform.
L'esempio di codice riportato di seguito è il classico Hello World da visualizzare almeno una volta. Per spiegare le operazioni fatte nel codice saranno presenti degli opportuni commenti illustrativi:
Come un normale ambiente di programmazione, dopo aver scritto il codice sorgente bisogna compilarlo, per trasformare le istruzioni dell'apposito linguaggio in istruzioni macchina, questa operazione negli ambienti di sviluppo integrati come il 4DGL Workshop è molto semplice, basta solo premere il pulsante Compile e sarà il sistema a preoccuparsi del resto. Il risultato della compilazione viene riportato in fondo in un'apposita finestra di dialogo, la scritta NO ERRORS, ci conferma che non sono presenti errori e che il sorgente è stato compilato correttamente.
Se non si sono verificate errori la fase di compilazione ha generato un file, in linguaggio macchina, che potrà essere caricato sul display, la programmazione del display avviene tramite l'apposito adattatore USB, precedentemente configurato. Anche questa fase risulta essere molto semplice, bisogna solo premere il pulsante Download, che farà comparire a sua volta una finestra di conferma dove sarà necessario ri-premere Download, in questa fase se la configurazione del device USB è stata fatta accuratamente in pochi secondi verrà visualizzato il messaggio di conferma.
Dopo la programmazione in pochi secondi sul display comparirà la magica scritta Hello World.
(Foto display con scritta Hello World)
|