Was sind Nextion-Displays und wie arbeitet man damit?

Für die Implementierung von Projekten, sei es ein Smart Home, eine industrielle Automatisierung, ein Gerät zur Ausgabe von Computersystemen oder eine einfache Uhr, benötigen Sie ein Ausgabegerät. Eine einfache Option sind LED-Anzeigen mit sieben Segmenten. Eine solche Implementierung wäre jedoch unpraktisch.

Wir haben bereits veröffentlicht Artikel über Displays für Arduino und andere MikrocontrollerSie haben aber auch einen Nachteil: Sie eignen sich für Textdaten oder minimale Grafiken. Um das System modern und bequem zu gestalten, müssen Sie vollwertige LCD-Displays verwenden. In diesem Artikel werden wir über Nextion-Displays sprechen, was es ist, wie und warum sie verwendet werden können.

Was ist Nextion?

Der Hersteller positioniert die Nextion-Touch-Displays als HMI - Mensch-Maschine-Schnittstelle, was auf Russisch wie eine "Mensch-Maschine-Schnittstelle" klingt. Dies ist der Name eines Geräts, mit dessen Hilfe Mensch-Maschine-Interaktionen stattfinden: Parameterüberwachung, Steuerung von Aktuatoren, Dateneingabe usw.

In der Praxis ist dies nicht nur ein Display, sondern ein Gerät mit einem 32-Bit-ARM-Mikrocontroller an Bord, der nicht nur Daten anzeigen kann, sondern auch alles, was der Mikrocontroller „kann“. Das Vorhandensein eines leistungsstarken Mikrocontrollers erfordert die Verwendung eines Anschlusses für die Verbindung - auf den Karten der Enchanced-Serie befindet sich ein GPIO mit 8 Pins, von denen die Hälfte (von 4 bis 7) PWM unterstützen.

Es gibt eine API zum Erstellen von Nextion-Software (obwohl ITEAD sie als IDE bezeichnet, gibt es in erster Näherung keinen großen Unterschied). In einfachen Worten, Sie bekommen ein Wortspiel, aber es ist wirklich so: Für diese Anzeigen gibt es ein Programm zum Erstellen von Programmen ohne Programmierkenntnisse.

Geräte können mit gängigen Entwicklungsplattformen gekoppelt werden Arduino, Raspberry Pi, Raspberry Pi A +, B + sowie Raspberry Pi 2/3, Unterstützung für Rpi Zero wurde nicht angekündigt, aber höchstwahrscheinlich ist es möglich, die Interaktion über eine serielle Schnittstelle zu arrangieren.

Sie werden von ITEAD entworfen und hergestellt, es ist bekannt für ein anderes Produkt - SonOff Wi-Fi-Relais für Smart Home, was sowohl bei Laien als auch bei Enthusiasten gefragt und erfolgreich ist.

Das ITEAD Studio befindet sich in Shenzhen in China. Nach Informationen auf der offiziellen Website besteht die Ideologie des Unternehmens darin, den Menschen die Mittel zu geben, sich zu entwickeln und zu konstruieren, um „Innovationen leichter zu machen“.

In dem folgenden Video erklärte der Autor den Vorteil von Nextion gegenüber Schilden mit Displays für Arduino deutlich:

Was sind die Modelle und ihre Spezifikationen

Der Bereich der Nextion-Anzeigen ist in zwei Gruppen unterteilt:

• Basic - einfache und einfache Modelle;

• Erweitert sind erweiterte Modelle mit einigen Ergänzungen.

Die folgende Tabelle fasst die aktuellen BASIC-Modelle zusammen.

Die folgende Tabelle fasst die aktuellen ENHANCED-Modelle zusammen.

Wie Sie sehen können, verfügen alle Modelle über ein Display mit 65.000 Farben. An Bord befindet sich ein Kern mit der Architektur von ARM 7 mit FLASH und RAM-Speicher.

Die Hauptunterschiede zwischen Basic und Enhanced bestehen darin, dass letztere Folgendes an Bord haben:

• RTC - Echtzeituhr (Echtzeituhrchip);

• EEPROM - nichtflüchtiger Speicher;

• Die Aufstellung hat 1 Anzeige mit einem kapazitiven Sensor;

• Eine große Menge an FLASH- und RAM-Speicher;

• Es gibt 8 GPIO-Pins;

• Mikrocontroller mit höherer Betriebsfrequenz.

Die Unterschiede spiegeln sich im offiziellen englischen Video wider:

Gerät

Da das Gerät jedes Modells sinnlos ist, gibt es hierfür "Datenblätter". Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden wir die Nextion-Füllung am Beispiel des erweiterten Modells NX4832K035 analysieren.

 

Lassen Sie uns die Elemente des Boards analysieren:

• GD32F103 ist das Herzstück der Platine, der ARM CORTEX-M3-Mikrocontroller ist ein Analogon mit der gleichen Kennzeichnung SMT32, nämlich ST32F103.

• PCF8563 ist ein Echtzeituhr-Chip von NXP. In der oberen rechten Ecke sehen Sie den CR1220-Batterieschacht, über den sie ohne externe Quelle mit Strom versorgt werden.

• AT24C08BN ist ein elektrisch löschbarer nichtflüchtiger EEPROM-Speicherchip mit 1024 kb. Die letzten beiden Positionen "kommunizieren" über I2C mit dem Mikrocontroller.

• LR6209 ist ein Linearregler mit geringem Abfall (LDO), seine Parameter sind 3,3 V und 250 mA, andere Anzeigemodelle können Impulswandler verwenden.

• W25Q256FV - 32 MB Flash-Speicher von Winbond.

• XPT2046 - Touchscreen-Controller.

• Der SD-Kartensteckplatz wird für die Firmware benötigt (Dateien mit der Erweiterung * .TFT in das Stammverzeichnis der Karte hochladen). Die Karte muss in fat32 formatiert sein und darf nicht größer als 32 GB sein. Auf der Karte sollte sich nur 1 Datei mit Firmware befinden.

• GPIO-Anschluss für eine Schleife mit einer Stufe von 1 mm, Kämme 2,54 mm.

Eine Erweiterungskarte wird über ein Kabel mit dem GPIO-Anschluss verbunden (mitgeliefert, aber bei Bestellung angeben, falls das Paket geändert wird). Die Erweiterungskarte verfügt über Tasten, einen Piezo-Emitter (den sogenannten Summer) und eine LED.

 

 

Für die Kommunikation mit der Umgebung verwenden BASIC-Modelle eine serielle Schnittstelle, während Modelle mit GPIO direkt über diese kommunizieren können. Dadurch ist es möglich, das Gerät unabhängig und ohne zusätzliche Module zu verwenden. Die folgende Abbildung zeigt die Bezeichnung von Anzeigeelementen ohne GPIO. Tatsächlich ist alles gleich.

Schemata, Verbindung, Kommunikation

Zum Anschließen des Nextion-Displays gibt es einen speziellen Adapter für Micro-USB.

Damit können Sie das Modul mit Strom versorgen, um beispielsweise den Demo-Modus auszuführen oder eine Verbindung von einer separaten Stromquelle herzustellen, unabhängig davon, welches Gerät über die serielle Schnittstelle angeschlossen ist.

Auf der Anzeigetafel befinden sich vier Pin-Anschlüsse, und vier Drähte kommen aus dem Stecker heraus, um sie anzuschließen:

• Rot - "+" Leistung;

• Blau - TX (serieller Schnittstellenausgang);

• Gelb - RX (Serial Interface Input);

• Schwarz - GND aka "-" Power.

Die serielle Schnittstelle wird wie gewohnt mit einem Computer, Mikrocontrollern und anderen Dingen verbunden - rx zu tx und tx zu rx. Unten finden Sie ein Beispiel für ein Anschlussdiagramm für die Anzeige zu Raspberry Pi über die serielle Schnittstelle.

Die Verbindung zu Arduino ist nicht anders.

Für die Kommunikation mit einem Computer oder einer Display-Firmware können Sie einen USB-UART-Adapter wie den unten gezeigten verwenden. Beachten Sie, dass Sie ARDUINO-Karten auch nicht für den vorgesehenen Zweck verwenden können, sondern als USB-UART-Konverter, um verschiedene Geräte an einen Computer und deren Firmware anzuschließen.

Nextion-Editor

Wie bereits erwähnt, gibt es eine spezielle Software für die Arbeit mit Displays - Nextion Editor. Sie können es von der offiziellen Website herunterladen.

Nach der Installation und Aufnahme sehen Sie Folgendes:

Um mit der Arbeit zu beginnen, müssen Sie auf die Schaltfläche „Neu“ klicken, angeben, wo das neue Dokument gespeichert werden soll, und ein Anzeigemodell auswählen.

In der Abbildung geben die Zahlen an:

1. Werkzeugbereich (Text, Zahlen, Schaltflächen, Eingabefelder, Schieberegler usw.).

2. Der Bereich, in dem die heruntergeladenen Schriftarten und Bilder angezeigt werden.

3. Das Fenster zur Ausgabe der Kompilierungsergebnisse.

4. Fenster zur Anzeige des Codes von Elementen und Ereignissen (siehe Abbildung unten am Beispiel eines Schiebereglers).

5. Anzeige der Attribute der Elemente.

6. Liste der Seiten (eine Seite ist eine Gruppe von Elementen, die auf dem Display angezeigt werden.)

7. Bildschirmanzeigebereich.

8. Starten der Kompilierung des Codes.

9. In die UART-Anzeige herunterladen

Um eine Datei für die Firmware mithilfe einer Micro-SD-Karte zu finden, müssen Sie auf Build-Ordner zum Öffnen von Dateien klicken. Ein Ordner mit diesen wird geöffnet. Achten Sie auf die Adresse. Die .TFT-Datei wird wie die HMI-Projektdatei benannt.

Das Programm kann simulieren, um den Betrieb des Projekts zu überprüfen, und unterstützt den Anschluss eines externen Controllers, mit dem es arbeiten wird. Das heißt, zum Entwerfen und Koppeln mit externen Controllern müssen Sie nicht einmal ein Display kaufen. Sie können kostenlos testen, ob dieses Gerät für Ihre Aufgaben geeignet ist.

Anwendungsbeispiele

Betrachten Sie eine kleine Auswahl von Projekten, in denen diese Anzeige nützlich ist! Ein hervorragendes Anwendungsbeispiel ist die Automatisierung eines Smart Homes mit Temperatur-, Feuchtigkeits-, Leckage-Sensoren und Executive-Relais. Hier funktioniert das Nextion-Display mit Arduino.

Einfache Uhr mit Wecker:

Ein Projekt einer Wetterstation, die mit ESP32 über WLAN funktioniert:

Handy vom Display und Arduino:

Einfaches bis komplexes NEXTION Display Training

Insgesamt 76 Lektionen mit einer Gesamtdauer von 25 Stunden. Der Kurs behandelt eine Vielzahl von Themen: Anschließen des Displays, Blinken, Erstellen von Projekten, Einrichten von Betriebsmodi, Grafikdesign von Projekten und Verwalten externer Geräte direkt vom Display oder mithilfe eines zusätzlichen Mikrocontrollers.

Besonderes Augenmerk des Kurses liegt auf dem Studium von Betriebsarten, Befehlen zum Aufzeichnen von Skripten und dem Erstellen von Grafikdesigns von Projekten. Der Vorteil des Kurses ist eine sehr detaillierte Analyse aller Funktionen von Nextion-Displays. Der Kurs wird besonders für Fans von Arduino interessant sein.

Fazit

Wie Sie sehen können, sind Nextion-Displays nicht nur ein Ausgabegerät, sondern ein voll funktionsfähiges Gerät. Bei der Verbindung mit einem Mikrocontroller über die serielle Schnittstelle können Projekte sowohl für Amateur- als auch für vollständig industrielle Anwendungen implementiert werden. Eine Fliege in der Salbe kostet relativ viel - die billigste Version der BASIC-Linie kostet 16,4 USD und die teuerste VERBESSERTE 88-108 USD. Je nachdem, was zu vergleichen ist, sind Bedienfelder von Herstellern von Industrieanlagen immerhin eine Größenordnung und etwas teurer.