Что такое дисплеи Nextion и как с ними работать?

Для реализации любых проектов, будь то умный дом, производственная автоматика, устройство для вывода загрузки систем компьютера или простые часы вам понадобится устройство вывода. Простой вариант – семисегментные светодиодные индикаторы. Но такая реализация будет неудобной для использования.

Мы уже публиковали статью о дисплеях для ардуино и других микроконтроллеров , но и у них есть недостаток – они подходят для текстовых данных или минимальной графики. Чтобы система была современной и удобной – нужно использовать полноценные ЖК-дисплеи. В этой статье мы расскажем о дисплеях Nextion, что это такое, как и для чего их можно использовать.

Содержание статьи

• Что такое Nextion

• Какими бывают модели и их технические характеристики

• Устройство Nextion

• Схемы, подключение, связь

• Nextion editor

• Примеры использования Nextion

• Обучение работе с дисплеями NEXTION от простого к сложному

Что такое Nextion

Производитель Nextion Itead.cc позиционирует сенсорные дисплей Nextion как HMI – Human-machine interface, что по-русски звучит как «Человеко-машинный интерфейс». Так называют любое устройство с помощью которого происходит взаимодействия человека и машин: мониторинг параметров, управление исполнительными механизмами, ввод данных и прочее.

На практике это не просто дисплей, а устройство с 32х разрядным ARM-микроконтроллером на борту, который «умеет» не только отображать данные, но и всё то, что должен «уметь» микроконтроллер. Наличие мощного микроконтроллера предполагает использование какого-либо порта для подключения к нему – на платах серии Enchanced есть GPIO с 8 пинами, при этом половина из них (с 4 по 7) поддерживают ШИМ .

Для создания ПО для Nextion есть API (хотя ITEAD называет его IDE, в первом приближении особой разницы нет). Если сказать простым языком, то получится каламбур, но это действительно так: для этих дисплеев есть программа для создания программ, без знания программирования.

Устройства могут работать в паре с популярными платформами для разработки Ардуино , Raspberry Pi, Raspberry Pi A +, B +, а также Raspberry Pi 2/3, поддержка Rpi Zero не заявлена, но, скорее всего организовать взаимодействие возможно посредством последовательного интерфейса.

Они разработаны и производятся компанией ITEAD, она известна по другому продукту – Wi-Fi реле SonOff для умного дома , которая пользуется спросом и успехом как у обывателей, так и в среде энтузиастов.

ITEAD studio располагается в г. Шеньчжень в Китае. По информации с официального сайта идеология у компании состоит в том, что нужно дать людям средства для разработки и конструирования, для того «чтобы сделать инновации легче».

В следующем видео автор наглядно объяснил в чем преимущество Nextion перед шилдами с дисплеями для Ардуино:

Какими бывают модели и их технические характеристики

Модельный ряд дисплеев Nextion разделён на две группы:

• Basic – базовые и простые модели;

• Enhanced – продвинутые модели с некоторыми дополнениями.

В таблице ниже рассмотрены актуальные модели BASIC.

В таблице ниже рассмотрены актуальные модели ENHANCED.

Как можно увидеть, на всех моделях установлен дисплей с 65к цветов, на борту есть ядро с архитектурой ARM 7, с FLASH, RAM-памятью.

Основные отличия Basic от Enhanced состоят в том, что у последних есть на борту:

• RTC – Real-Time clock (микросхема часов реального времени);

• EEPROM – энергонезависимая память;

• В линейке есть 1 дисплей с емкостным сенсором;

• Больший объём FLASH, и RAM памяти;

• Есть 8 выводов GPIO;

• Микроконтроллер с большей рабочей частотой.

Отличия отражены в официальном англоязычном видео:

Устройство

Рассматривать устройство каждой модели бессмысленно, для этого есть «даташиты», но для наглядности, разберем начинку Nextion на примере Enhanced-модели NX4832K035.

Разберем элементы платы:

• GD32F103 – сердце платы, микроконтроллер ARM CORTEX-M3 является аналогом с аналогичной маркировкой SMT32, а именно ST32F103.

• PCF8563 – микросхема часов реального времени от компании NXP. В правом верхнем углу вы видите слот для батарейки CR1220, от которых они питаются при отсутствии внешнего источника.

• AT24C08BN – это микросхема электрически стираемой энергонезависимой памяти EEPROM объёмом в 1024 кб. Последние две позиции «общаются» с микроконтроллером по I2C.

• LR6209 – линейный регулятор с низким падением (LDO), его параметры: 3.3В и 250мА, в других моделях дисплеев могут применяться импульсные преобразователи.

• W25Q256FV – флеш-память объёмом в 32 Мб от компании Winbond.

• XPT2046 – контроллер тач-скрина.

• Слот под SD-карту нужен для прошивки (загружаете в корень карты файлы с расширением *.TFT). Карта должна быть отформатирована в fat32, быть обёмом не больше 32 Г б. На карте должен быть только 1 файл с прошивкой.

• GPIO-разъём под шлейф с шагом 1мм, гребенки 2,54мм.

К разъёму GPIO с помощью шлейфа подключается плата расширения (поставляется в комплекте, но при заказе уточняйте, на случай изменения комплекта поставки). На плате расширения есть кнопки, пьезо-излучатель (т.н. buzzer) и светодиод.

Для связи с окружающей средой BASIC модели используют последовательный порт, а у моделей с GPIO – возможна связь непосредственно через него. Что даёт возможность использовать устройство самостоятельно, без дополнительных модулей. Ниже приведен рисунок с обозначением элементов дисплея без GPIO, собственно всё аналогично.

Схемы, подключение, связь

Для подключения питания к дисплею Nextion есть специальный переходник на micro USB.

С его помощью можно подать питание на модуль, например, для запуска демонстрационного режима или подключения от отдельного источника питания, независимого от устройства, подключенного по последовательному порту.

На плате дисплея есть четырёх контактный разъём, а со штекера для подключения к немы выходят 4 провода:

• Красный — «+» питания;

• Синий — TX (Выход последовательного интерфейса);

• Желтый — RX (Вход последовательного интерфейса);

• Черный — GND он же «—» питания.

Последовательный порт подключается к компьютеру, микроконтроллерам и прочему, как обычно – rx к tx, а tx к rx. Ниже приведен пример схемы подключения дисплея к Raspberry Pi через последовательный порт.

Подключение к Ардуино ничем не отличается.

Для связи с компьютером или прошивки дисплея вы можете использовать USB-UART переходник, например, такой, как изображен ниже. Отметим, что вы можете использовать и платы ARDUINO не по прямому назначению, а в качестве USB-UART преобразователя, для подключения различных устройств к компьютеру и их прошивке.

Nextion editor

Как уже было сказано, для работы с дисплеями есть специальное ПО – Nextion Editor. Скачать его можно с официального сайта.

После установки и включения вы увидите следующее:

Чтобы начать работать нужно нажать кнопку «new», указать куда сохранять новый документ и выбрать модель дисплея.

На рисунке цифрами обозначены:

1. Область инструментов (текст, цифры, кнопки, поля для ввода слайдеры и прочее).

2. Область где отображаются загруженные вами шрифты и картинки.

3. Окно вывода результатов компиляции.

4. Окно вывода кода элементов и событий (изображено на рисунке ниже на примере слайдера).

5. Отображение атрибутов элементов.

6. Список страниц (страница – это группа элементов, отображающихся на дисплее.)

7. Область отображения экрана.

8. Запуск компиляции кода.

9. Загрузка в дисплей по UART

Чтобы найти файл для прошивки с помощью micro SD-карты нужно нажать File-open build folder, откроется папка с ними. Обратите внимание на адрес. Файл.TFT будет называться аналогично файлу проекта HMI.

В программе есть возможность моделирования для проверки работы проекта, с поддержкой подключения внешнего контроллера с которым он будет работать. То есть для проектирования и сопряжения с внешними контроллерами вам даже не нужно покупать дисплей – вы можете попробовать бесплатно подойдет ли это устройство для ваших задач.

Примеры использования

Рассмотрим небольшую подборку проектов в которых пригодится этот дисплей! Отличным примером использования будет автоматика для умного дома с датчиками температуры, влажности, протечек и исполнительными реле. Здесь дисплей Nextion работает совместно с Arduino .

Простые часы с будильником:

Проект метеостанции, которая работает по Wi-fi с использованием ESP32:

Мобильный телефон из дисплея и Arduino:

Обучение работе с дисплеями NEXTION от простого к сложному

Всем тонкостям работы с дисплеями Nextion посвящен новый курс Максима Селиванова — «Программирование дисплеев NEXTION» .

Всего в курсе 76 уроков общей продолжительностью 25 часов. В курсе рассматривается очень широкий круг вопросов: подключение дисплея, прошивка, создание проектов, настройка режимов работы, графическое оформление проектов и управление внешними устройствами напрямую с дисплея или при помощи вспомогательного микроконтроллера.

Особый упор в курсе сделан на изучении режимов работы, команд для записи скриптов и создании графического оформления проектов. Преимуществом курса является очень подробный разбор всех возможностей дисплеев Nextion. Курс особенно будет интересен поклонникам Ардуино.

Другие курсы Максима Селиванова по программированию и созданию устройств на микроконтроллерах

Заключение

Как вы могли убедиться, дисплеи Nextion — это не просто устройство вывода, а полноценное функциональное устройство. При сопряжении с любым микроконтроллером с помощью последовательного порта можно реализовать проекты как любительского, так и вполне промышленного применения.

Ложкой дёгтя является их относительно высокая стоимость – самая дешевая версия линейки BASIC стоит 16.4$, а самая дорогая ENHANCED 88-108$. Хотя, смотря с чем сравнивать, ведь операторские панели от производителей промышленного оборудования стоят на порядок и несколько дороже.

Каталог дисплеев на официальном сайте компании-производителя

Itead Руководство по библиотеке Nextion Arduino / ITEAD Studio

Дисплеи Nextion на Алиэкспресс