Τι είναι το Display Nextion και πώς να συνεργαστείτε μαζί του;

Για την υλοποίηση οποιωνδήποτε έργων, είτε πρόκειται για ένα έξυπνο σπίτι, για βιομηχανικό αυτοματισμό, για συσκευή εξόδου υπολογιστών ή για ένα απλό ρολόι, θα χρειαστείτε μια συσκευή εξόδου. Μια απλή επιλογή είναι οι επτά τμηματικοί δείκτες LED. Αλλά μια τέτοια εφαρμογή θα ήταν ακατάλληλη για χρήση.

Έχουμε ήδη δημοσιεύσει άρθρο σχετικά με τις οθόνες για arduino και άλλους μικροελεγκτές, αλλά έχουν επίσης ένα μειονέκτημα - είναι κατάλληλα για δεδομένα κειμένου ή ελάχιστα γραφικά. Για να γίνει το σύστημα μοντέρνο και βολικό, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε πλήρεις οθόνες LCD. Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για τις οθόνες Nextion, τι είναι, πώς και γιατί μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Τι είναι το Nextion

Ο κατασκευαστής τοποθετεί την οθόνη αφής Nextion ως διεπαφή ανθρώπου-μηχανής HMI, η οποία στα ρωσικά ακούγεται σαν "Διεπαφή ανθρώπου-μηχανής". Αυτό είναι το όνομα οποιασδήποτε συσκευής με τη βοήθεια της οποίας πραγματοποιούνται αλληλεπιδράσεις ανθρώπου-μηχανής: παρακολούθηση παραμέτρων, έλεγχος ενεργοποιητών, εισαγωγή δεδομένων κ.λπ.

Στην πράξη, αυτό δεν είναι απλώς μια οθόνη, αλλά μια συσκευή με έναν μικροελεγκτή ARM 32 bit, ο οποίος "μπορεί" όχι μόνο να εμφανίζει δεδομένα, αλλά και όλα όσα πρέπει να είναι σε θέση ο μικροελεγκτής. Η παρουσία ενός ισχυρού μικροελεγκτή περιλαμβάνει τη χρήση κάποιας θύρας για να συνδεθεί με αυτό - στις πλακέτες της σειράς Enchanced υπάρχει ένας GPIO με 8 ακίδες, με τους μισούς (από 4 έως 7) υποστήριξη PWM.

Υπάρχει ένα API για τη δημιουργία λογισμικού Nextion (αν και το ITEAD το ονομάζει IDE, δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά στην πρώτη προσέγγιση). Με απλά λόγια, μπορείτε να πάρετε μια λέξη, αλλά είναι αλήθεια: για αυτές τις οθόνες υπάρχει ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία προγραμμάτων χωρίς γνώσεις προγραμματισμού.

Οι συσκευές μπορούν να συνδυαστούν με δημοφιλείς πλατφόρμες ανάπτυξης Arduino, Το Raspberry Pi, το Raspberry Pi A +, το B +, καθώς και το Raspberry Pi 2/3, η υποστήριξη για το Rpi Zero δεν έχει ανακοινωθεί, αλλά πιθανότατα είναι δυνατή η διευθέτηση αλληλεπίδρασης μέσω σειριακής διεπαφής.

Σχεδιάζονται και κατασκευάζονται από την ITEAD, είναι γνωστό για ένα άλλο προϊόν - Ρελέ Sonoff Wi-Fi για Smart Home, η οποία είναι ζήτηση και επιτυχία τόσο μεταξύ των λαϊκών όσο και των ενθουσιωδών.

Το ITEAD στούντιο βρίσκεται στο Shenzhen της Κίνας. Σύμφωνα με πληροφορίες από την επίσημη ιστοσελίδα, η ιδεολογία της εταιρείας συνίσταται στην παροχή στους ανθρώπους των μέσων ανάπτυξης και κατασκευής για να «διευκολύνουν την καινοτομία».

Στο παρακάτω βίντεο, ο συγγραφέας εξήγησε σαφώς το πλεονέκτημα του Nextion πάνω από ασπίδες με οθόνες για το Arduino:

Ποια είναι τα μοντέλα και οι προδιαγραφές τους

Το εύρος των οθονών Nextion χωρίζεται σε δύο ομάδες:

• Βασικά - βασικά και απλά μοντέλα.

• Ενισχυμένα είναι τα προηγμένα μοντέλα με ορισμένες προσθήκες.

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα τρέχοντα μοντέλα BASIC.

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα τρέχοντα μοντέλα ENHANCED.

Όπως μπορείτε να δείτε, όλα τα μοντέλα έχουν οθόνη με 65k χρώματα, επί του σκάφους υπάρχει πυρήνας με την αρχιτεκτονική του ARM 7, με μνήμη FLASH, RAM.

Οι βασικές διαφορές μεταξύ Basic και Enhanced είναι ότι οι τελευταίοι έχουν επί του σκάφους:

• RTC - ρολόι πραγματικού χρόνου (τσιπ ρολογιού σε πραγματικό χρόνο).

• EEPROM - μη πτητική μνήμη.

• Το lineup έχει 1 οθόνη με χωρητικό αισθητήρα.

• Μια μεγάλη ποσότητα μνήμης FLASH και μνήμης RAM.

• Υπάρχουν 8 καρφίτσες GPIO.

• Μικροελεγκτής με υψηλότερη συχνότητα λειτουργίας.

Οι διαφορές αντικατοπτρίζονται στο επίσημο αγγλικό βίντεο:

Συσκευή

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η συσκευή κάθε μοντέλου είναι άσκοπη, υπάρχουν "δελτία δεδομένων" για αυτό, αλλά για λόγους σαφήνειας θα αναλύσουμε τη συμπλήρωση Nextion χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του ενισχυμένου μοντέλου NX4832K035.

 

Ας αναλύσουμε τα στοιχεία του πίνακα:

• Το GD32F103 είναι η καρδιά του πίνακα, ο μικροελεγκτής ARM CORTEX-M3 είναι αναλογικός με την ίδια σήμανση SMT32, δηλαδή το ST32F103.

• Το PCF8563 είναι ένα τσιπ ρολογιού σε πραγματικό χρόνο από το NXP. Στην επάνω δεξιά γωνία βλέπετε την υποδοχή μπαταρίας CR1220, από την οποία τροφοδοτούνται χωρίς εξωτερική πηγή.

• Το AT24C08BN είναι ένα 1024 kb ηλεκτρικά διαγράψιμο μη πτητικό chip μνήμης EEPROM. Οι δύο τελευταίες θέσεις "επικοινωνούν" με τον μικροελεγκτή μέσω του I2C.

• Το LR6209 είναι ένας γραμμικός ελεγκτής με χαμηλή πτώση (LDO), οι παράμετροί του είναι 3.3V και 250mA, ενώ άλλα μοντέλα οθόνης μπορούν να χρησιμοποιήσουν μετατροπείς παλμών.

• W25Q256FV - Μνήμη flash 32 MB από τη Winbond.

• XPT2046 - ελεγκτής οθόνης αφής.

• Η υποδοχή κάρτας SD είναι απαραίτητη για firmware (φορτώστε αρχεία με επέκταση * .TFT στη ρίζα της κάρτας). Η κάρτα πρέπει να μορφοποιηθεί σε fat32, να μην έχει μέγεθος μεγαλύτερο από 32 Gb. Θα πρέπει να υπάρχει μόνο 1 αρχείο με υλικολογισμικό στην κάρτα.

• Υποδοχή GPIO για βρόχο με βήμα 1 mm, χτένα 2,54 mm.

Μια κάρτα επέκτασης συνδέεται στην υποδοχή GPIO χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο (παρέχεται, αλλά καθορίζεται κατά την παραγγελία, σε περίπτωση αλλαγής της συσκευασίας). Η πλακέτα επέκτασης διαθέτει κουμπιά, πιεζοηλεκτρικά (ο λεγόμενος βομβητής) και ένα LED.

 

 

Για να επικοινωνούν με το περιβάλλον, τα μοντέλα BASIC χρησιμοποιούν μια σειριακή θύρα, ενώ τα μοντέλα με GPIO μπορούν να επικοινωνούν απευθείας μέσω αυτής. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση της συσκευής ανεξάρτητα, χωρίς πρόσθετες ενότητες. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τον ορισμό των στοιχείων οθόνης χωρίς GPIO, στην πραγματικότητα, όλα είναι παρόμοια.

Σχέδια, σύνδεση, επικοινωνία

Για να συνδέσετε την παροχή ενέργειας στην οθόνη Nextion, υπάρχει ένας ειδικός προσαρμογέας για micro USB.

Με αυτό, μπορείτε να τροφοδοτήσετε τη μονάδα, για παράδειγμα, για να εκτελέσετε τη λειτουργία επίδειξης ή να συνδεθείτε από μια ξεχωριστή πηγή τροφοδοσίας, ανεξάρτητα από τη συσκευή που είναι συνδεδεμένη μέσω της σειριακής θύρας.

Υπάρχουν τέσσερις βύσματα σύνδεσης στην πλακέτα οθόνης και τέσσερα καλώδια βγαίνουν από την πρίζα για σύνδεση:

• Κόκκινο - "+" δύναμη;

• Μπλε - TX (έξοδος σειριακής διεπαφής);

• Κίτρινο - RX (είσοδος σειριακής διεπαφής);

• Μαύρο - GND γνωστός και ως "-" δύναμη.

Η σειριακή θύρα συνδέεται με έναν υπολογιστή, μικροελεγκτές και άλλα πράγματα, ως συνήθως - rx to tx, και tx με rx. Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα διαγράμματος σύνδεσης οθόνης σε Raspberry Pi μέσω της σειριακής θύρας.

Η σύνδεση με το Arduino δεν διαφέρει.

Για να επικοινωνήσετε με έναν υπολογιστή ή για να εμφανίσετε το υλικολογισμικό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν προσαρμογέα USB-UART, όπως αυτός που φαίνεται παρακάτω. Σημειώστε ότι μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε κάρτες ARDUINO όχι για τον προορισμό τους, αλλά ως μετατροπέα USB-UART, για τη σύνδεση διαφόρων συσκευών σε έναν υπολογιστή και το υλικολογισμικό τους.

Επεξεργαστής Nextion

Όπως ήδη αναφέρθηκε, υπάρχει ειδικό λογισμικό για εργασία με οθόνες - Nextion Editor. Μπορείτε να το κατεβάσετε από τον επίσημο ιστότοπο.

Μετά την εγκατάσταση και την καταχώριση, θα δείτε τα εξής:

Για να αρχίσετε να εργάζεστε, πρέπει να κάνετε κλικ στο κουμπί "νέο", να υποδείξετε πού να αποθηκεύσετε το νέο έγγραφο και να επιλέξετε ένα μοντέλο εμφάνισης.

Στο σχήμα, οι αριθμοί δείχνουν:

1. Περιοχή εργαλείων (κείμενο, αριθμοί, κουμπιά, πεδία εισαγωγής, ρυθμιστικά, κ.λπ.).

2. Η περιοχή όπου εμφανίζονται οι ληφθείσες γραμματοσειρές και εικόνες.

3. Το παράθυρο για την εξαγωγή αποτελεσμάτων συμπίεσης.

4. Παράθυρο για την εμφάνιση του κώδικα στοιχείων και συμβάντων (που εμφανίζονται στο παρακάτω σχήμα στο παράδειγμα ενός ρυθμιστικού).

5. Εμφάνιση των χαρακτηριστικών των στοιχείων.

6. Λίστα σελίδων (μια σελίδα είναι μια ομάδα στοιχείων που εμφανίζονται στην οθόνη.)

7. Περιοχή εμφάνισης οθόνης.

8. Έναρξη σύνταξης κώδικα.

9. Μεταφορτώστε στην οθόνη UART

Για να βρείτε ένα αρχείο για το υλικολογισμικό χρησιμοποιώντας μια κάρτα micro SD, πρέπει να κάνετε κλικ στο φάκελο "Άνοιγμα αρχείου", θα ανοίξει ένας φάκελος μαζί με αυτά. Δώστε προσοχή στη διεύθυνση. Το αρχείο .TFT θα ονομάζεται με τον ίδιο τρόπο όπως το αρχείο έργου HMI.

Το πρόγραμμα έχει τη δυνατότητα προσομοίωσης για την επαλήθευση της λειτουργίας του έργου, με υποστήριξη για τη σύνδεση ενός εξωτερικού ελεγκτή με τον οποίο θα λειτουργήσει. Δηλαδή, για το σχεδιασμό και τη διασύνδεση με εξωτερικούς ελεγκτές, δεν χρειάζεται καν να αγοράσετε μια οθόνη - μπορείτε να δοκιμάσετε δωρεάν αν αυτή η συσκευή είναι κατάλληλη για τις εργασίες σας.

Παραδείγματα χρήσης

Εξετάστε μια μικρή επιλογή έργων στα οποία αυτή η οθόνη είναι χρήσιμη! Ένα εξαιρετικό παράδειγμα χρήσης είναι η αυτοματοποίηση ενός έξυπνου σπιτιού με αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας, διαρροής και εκτελεστικά ρελέ. Εδώ λειτουργεί η οθόνη Nextion με τον Arduino.

Απλό ρολόι με συναγερμό:

Ένα έργο ενός μετεωρολογικού σταθμού που λειτουργεί μέσω Wi-Fi χρησιμοποιώντας ESP32:

Κινητό τηλέφωνο από οθόνη και Arduino:

Απλή σε σύνθετη εκπαίδευση NEXTION Display

Συνολικά 76 μαθήματα συνολικής διάρκειας 25 ωρών. Το μάθημα καλύπτει ένα ευρύ φάσμα θεμάτων: σύνδεση της οθόνης, αναβοσβήνει, δημιουργία έργων, ρύθμιση τρόπων λειτουργίας, γραφική σχεδίαση έργων και διαχείριση εξωτερικών συσκευών απευθείας από την οθόνη ή χρήση βοηθητικού μικροελεγκτή.

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη μελέτη των τρόπων λειτουργίας, των εντολών για την καταγραφή σεναρίων και στη δημιουργία γραφικών σχεδίων. Το πλεονέκτημα του μαθήματος είναι μια πολύ λεπτομερής ανάλυση όλων των χαρακτηριστικών των οθονών Nextion. Το μάθημα θα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον για τους οπαδούς του Arduino.

Συμπέρασμα

Όπως μπορείτε να δείτε, οι οθόνες Nextion δεν είναι απλώς μια συσκευή εξόδου, αλλά μια πλήρης λειτουργική συσκευή. Όταν διασυνδέεται με οποιοδήποτε μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας τη σειριακή θύρα, είναι δυνατή η υλοποίηση έργων τόσο ερασιτεχνικών όσο και εντελώς βιομηχανικών εφαρμογών. Μια μύγα στην αλοιφή είναι το σχετικά υψηλό κόστος - η φθηνότερη έκδοση της γραμμής BASIC κοστίζει 16,4 δολάρια, και το πιο ακριβό ΔΩΡΕΑΝ $ 88-108. Αν και, ανάλογα με το τι πρέπει να συγκρίνουμε, πάντως οι πίνακες χειριστών από τους κατασκευαστές βιομηχανικού εξοπλισμού είναι μια τάξη μεγέθους και κάπως πιο ακριβό.