一種APF系統(tǒng)信息的顯示方案

基于拓普微智能顯示模塊

一、引言

科技的進(jìn)步影響了所有產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中電力發(fā)展速度是前所未有的，基本所有行業(yè)都需要電力支持。目前用電安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等關(guān)鍵詞不斷被重申，這使得APF有源濾波器的應(yīng)用更加普遍。

與此同時(shí)，隨著APF應(yīng)用廣泛，市場拓展，需要面對的使用場景也更復(fù)雜。其中用戶對機(jī)器的界面交互體驗(yàn)尤為重視。迫使我們對APF產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)有新的要求。目前接觸了拓普微的智能顯示模塊HMT070ETD-1D，是一款高分辨率，高性能組態(tài)設(shè)計(jì)的串口屏。我們將通過該屏幕優(yōu)化APF系統(tǒng)信息交互，提升用戶體驗(yàn)。

二、目標(biāo)

基于HMT070ETD-1D的APF系統(tǒng)的界面開發(fā)，我們將優(yōu)化所有參數(shù)的顯示，讓數(shù)據(jù)更迅速、直觀且準(zhǔn)確的呈現(xiàn)在用戶面前。不同于傳統(tǒng)項(xiàng)目開發(fā)，此次設(shè)計(jì)僅針對界面交互進(jìn)行優(yōu)化，因此我們需要縮短常規(guī)開發(fā)周期，加快開發(fā)速度，并且有利于后續(xù)升級(jí)管理。主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

1、實(shí)時(shí)顯示APF各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)據(jù)

在有源濾波器運(yùn)行過程中，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及各項(xiàng)參數(shù)信息需要進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)供用戶查閱。屏幕可以根據(jù)信息類別、重要程度，優(yōu)先等級(jí)等，調(diào)整顯示格式。

2、便捷交互，方便控制、切換、修改參數(shù)

用戶可以通過屏幕控制切換顯示APF中不同種類的參數(shù)信息，并且可以對某些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如開關(guān)切換、長按賦值、滑動(dòng)切換、滑動(dòng)賦值、鍵盤輸入修改等操作。

3、部分?jǐn)?shù)據(jù)信息需要有圖形化顯示，

為了給用戶更直觀的顯示效果，屏幕可以支持將數(shù)據(jù)以柱狀圖、趨勢曲線圖、餅狀圖、表盤的形式顯示出來。

4、支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢，遠(yuǎn)程顯示工程更新

APF系統(tǒng)上屏幕顯示的數(shù)據(jù)信息，可以支持遠(yuǎn)程查詢，或者遠(yuǎn)程控制。同時(shí)屏幕中顯示工程也可以通過遠(yuǎn)程進(jìn)行更新升級(jí)。

三、功能需求分析

此次設(shè)計(jì)將通過智能顯示模塊HMT070ETD-1D和官方提供的上位機(jī)軟件SGTools。開發(fā)設(shè)計(jì)APF系統(tǒng)信息的顯示部分。將所有界面信息顯示，交互操作都集中在屏幕中實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)功能，APF系統(tǒng)信息顯示部分有如下功能需求：

1、變量數(shù)據(jù)刷新與數(shù)據(jù)格式化顯示

通過上位機(jī)開發(fā)工具SGTools，可以預(yù)先定義APF中各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)字變量地址，添加數(shù)字控件到頁面中進(jìn)行顯示。數(shù)字控件通過關(guān)聯(lián)數(shù)字變量后，底層通過協(xié)議指令，將數(shù)據(jù)發(fā)送到屏幕顯示。同時(shí)數(shù)字控件支持設(shè)置顯示的字體類型，顯示字體的大小，顯示字體的顏色，格式化顯示如小數(shù)點(diǎn)、浮點(diǎn)數(shù)等進(jìn)行顯示。示意圖如下：

圖3-1 變量數(shù)據(jù)刷新與數(shù)據(jù)格式化顯示示意圖

2、屏幕便捷控制與控制數(shù)據(jù)下發(fā)

智能顯示模塊HMT070ETD-1D自帶電容觸摸屏，在開發(fā)工具SGTools中，有不同功能的觸摸鍵控件，通過添加這些控件可以在屏幕中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，例如切換頁面、開關(guān)切換、長按賦值、滑動(dòng)切換、滑動(dòng)賦值、鍵盤輸入等。觸摸鍵進(jìn)行的變量賦值，數(shù)據(jù)操作，彈出鍵盤（菜單）的數(shù)據(jù)輸入會(huì)實(shí)時(shí)下發(fā)到串口中，供APF底層MCU判斷執(zhí)行對應(yīng)任務(wù)。示意圖如下：

圖3-2 屏幕便捷控制與控制數(shù)據(jù)下發(fā)示意圖

3、屏幕對數(shù)據(jù)的圖形化顯示

SGTools開發(fā)工具中，有進(jìn)度條，曲線，表盤這三個(gè)我比較常用的控件。三類控件都可以在屬性欄中進(jìn)行顯示模式的配置，進(jìn)度條支持顏色模式，圖標(biāo)模式，圖標(biāo)填充模式；曲線控件支持顯示點(diǎn)、線、頂部、底部、區(qū)域填充模式；表盤控件支持環(huán)形變色、混色、變盤指針、表盤旋轉(zhuǎn)等模式。以上控件可以更直觀的體現(xiàn)APF中的相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)方式與變量數(shù)據(jù)刷新一致。

圖3-3 屏幕對數(shù)據(jù)的圖形化顯示

4、遠(yuǎn)程屏幕的數(shù)據(jù)控制與訪問，工程更新升級(jí)

智能顯示模塊HMT070ETD-1D支持網(wǎng)絡(luò)TCP/IP通信，在開發(fā)工具中可以定義屏幕的IP地址信息，TCP端口，TFTP端口號(hào)等信息。下載到屏幕中后IP信息會(huì)自動(dòng)生效，然后可以在局域網(wǎng)內(nèi)連接相應(yīng)的IP進(jìn)行APF遠(yuǎn)程協(xié)議的數(shù)據(jù)交互。并且可以通過IP信息對遠(yuǎn)程屏幕進(jìn)行TFTP文件上載，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程APF系統(tǒng)界面升級(jí)。

圖3-4 遠(yuǎn)程屏幕的數(shù)據(jù)控制與訪問以及工程更新升級(jí)

四、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1、變量數(shù)據(jù)刷新與數(shù)據(jù)格式化顯示

APF的系統(tǒng)參數(shù)信息在我們底層有相應(yīng)的寄存器的進(jìn)行存儲(chǔ)，因此刷新到屏幕中的數(shù)據(jù)可以直接通過底層調(diào)用獲取。定義數(shù)據(jù)指針“Buf”。

構(gòu)建底層數(shù)據(jù)刷新函數(shù)“topway_value()”;

說明：函數(shù)可以根據(jù)傳入的APF變量地址(Address)、參數(shù)類型(Type)、數(shù)據(jù)長度(Length)、寄存器數(shù)據(jù)指針(Buf)，將信息實(shí)時(shí)通過串口刷新至屏幕對應(yīng)位置進(jìn)行顯示。

測試屏幕數(shù)據(jù)刷新如下顯示，其中有對部分參數(shù)進(jìn)行格式化顯示，控制字符間距。

2、屏幕便捷控制與控制數(shù)據(jù)下發(fā)

APF系統(tǒng)的屏幕通過觸摸鍵進(jìn)行的VP控制操作，按鍵信息返回操作都會(huì)下發(fā)數(shù)據(jù)到串口，因此我們需要對屏幕發(fā)出的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別，獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)APF的控制。

構(gòu)建串口的協(xié)議解析函數(shù)“queue_find_cmd()”

說明：函數(shù)用于監(jiān)視串口的數(shù)據(jù)接收，并將接收的信息篩選獲取符合協(xié)議的指令，返回有效指令數(shù)組(buffer)，供控制程序進(jìn)行判斷處理，執(zhí)行相應(yīng)功能。

3、屏幕對數(shù)據(jù)的圖形化顯示

屏幕對數(shù)據(jù)的圖形化顯示與數(shù)據(jù)顯示實(shí)現(xiàn)的方式一致，主要通過底層實(shí)時(shí)刷新數(shù)據(jù)，屏幕接收變量數(shù)據(jù)后將會(huì)依據(jù)控件的屬性設(shè)置顯示對應(yīng)效果的圖形。

底層的數(shù)據(jù)刷新類似第1點(diǎn)。這里不作設(shè)計(jì)解析。圖形化顯示效果如圖：

圖4-2 曲線顯示

圖4-3 功率狀態(tài)顯示

4、遠(yuǎn)程屏幕的數(shù)據(jù)控制與訪問，工程更新升級(jí)

屏幕的網(wǎng)絡(luò)IP、TCP端口、TFTP端口、網(wǎng)關(guān)設(shè)置如圖：

圖4-4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

①屏幕支持RJ45網(wǎng)口，可以通過該接口實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議通信，網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)類似第1點(diǎn)的串口設(shè)計(jì)。以下不作詳細(xì)解析，根據(jù)屏幕的IP信息，網(wǎng)絡(luò)端口做以下設(shè)置。測試如圖：

圖4-5 TCP/IP協(xié)議通信測試

②遠(yuǎn)程文件更新測試，首先遠(yuǎn)程通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送屏幕復(fù)位指令，讓屏幕進(jìn)入遠(yuǎn)程更新模式。然后通過命令行“cmd”執(zhí)行tftp應(yīng)用的相關(guān)上載命令，進(jìn)行顯示工程升級(jí)，我的測試結(jié)果如圖4-6。期間工程文件傳輸都成功完成，在網(wǎng)絡(luò)連接正常的情況下沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤。

圖4-6 遠(yuǎn)程TFTP文件傳輸測試1

另外也可以通過拓普微官方提供的“遠(yuǎn)程升級(jí)工具”進(jìn)行TFTP文件上載。測試如圖：

圖4-7 遠(yuǎn)程TFTP文件傳輸測試2

五、總結(jié)

智能顯示模塊HMT070ETD-1D顯示方案綜合測試下來比較順利，期間進(jìn)行的測試都能通過。圖像數(shù)據(jù)顯示流暢，按鍵反饋迅速，功能測試正常。在官方提供的上位機(jī)軟件SGTools中，可以很方便的設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)相關(guān)的UI顯示效果。上位機(jī)軟件也很直觀，資源欄、屬性欄、控件區(qū)、工具欄、輸出欄視圖排布接近主流軟件使用習(xí)慣，個(gè)人比較容易上手。

此次基于拓普微平臺(tái)的智能模塊開發(fā)還算比較成功，滿足了我們開發(fā)的設(shè)計(jì)需求。并且官方提供的技術(shù)支持也非常及時(shí)，加速了我們整個(gè)項(xiàng)目組的開發(fā)進(jìn)程。