如何為BeagleBone Black添加電容式觸控顯示模塊

將 BeagleBone Black 與電容式觸摸 LCD 顯示器配對，為小型、經(jīng)濟(jì)高效的解決方案創(chuàng)建一個(gè)開發(fā)平臺(tái)。

想要為工業(yè)和家庭自動(dòng)化創(chuàng)建直觀界面的開發(fā)人員和工程師通常會(huì)尋找按鈕交互最少的 LCD 顯示器。電容式顯示器無需任何按鈕，同時(shí)保持交互性。最重要的是，通常需要遠(yuǎn)程登錄或更新系統(tǒng)。BeagleBone 與電容式觸摸 LCD 顯示器搭配使用，是用于小型、經(jīng)濟(jì)高效解決方案的開發(fā)平臺(tái)。

BeagleBone Black 是一個(gè)低成本、社區(qū)支持的開發(fā)平臺(tái)。BeagleBone 板被設(shè)計(jì)為其他開發(fā)平臺(tái)的開源替代品，允許設(shè)計(jì)人員或工程師使用 BeagleBone 開始開發(fā)，并使用相同的硬件進(jìn)入他們自己的定制系統(tǒng)。所有的原理圖、布局文件和材料清單都是免費(fèi)提供的。

該板基于德州儀器 Sitara AM335x 片上系統(tǒng) Cortex A8 ARM 處理器。處理器內(nèi)核運(yùn)行頻率為 1 GHz，具有 PowerVR SGX 530 圖形內(nèi)核，并連接了高達(dá) 512 MB 的低功耗 DDR3L 內(nèi)存，時(shí)鐘頻率為 400 MHz。外圍設(shè)備包括多達(dá) 65 個(gè) GPIO、一個(gè) USB 2.0 端口、10/100 以太網(wǎng)插孔、一個(gè)用于存儲(chǔ)的 microSD 插槽和一個(gè)迷你 HDMI 連接器。

BeagleBones 使用稱為“capes”的可堆疊子板連接各種基于社區(qū)的開發(fā)板，增加了從 LCD 顯示器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器到蜂窩調(diào)制解調(diào)器和 GPS/GPRS 模塊的功能。專為 BeagleBone Black 設(shè)計(jì)的一系列 LCD 顯示器的一個(gè)例子是4D Systems 制造的 GEN4 系列。它們的范圍包括用于直接用戶交互和信息顯示的 4.3、5.0 或 7.0 英寸主顯示器。

這些顯示器提供電阻式觸控 （GEN4-4DCAPE-xxT）、電容式觸控 （GEN4-4DCAPE-xxCT） 和非觸控式 （GEN4-4DCAPE-xx），其中 xx 為 43、50 和 70?？蛇x的外部按鈕板可用于向上、向下、向左、向右、進(jìn)入/返回、電源和重置或根據(jù)用戶要求進(jìn)行操作。

電容式觸控顯示器配備專業(yè)外觀的蓋板邊框，這是一個(gè)帶有懸垂邊緣的玻璃前面板，允許使用懸垂玻璃上的特殊粘合劑將顯示器直接安裝到面板中。

入門

要使用帶有 4D Systems LCD 披風(fēng)的 BeagleBone Black，需要以下物品：

BeagleBone 黑色

4D Systems 4.3“ LCD 顯示器

4D Systems 4.3” 披風(fēng)適配器

4GB MicroSD 卡

USB 轉(zhuǎn) micro SD 卡適配器

5 V、2 A 電源

迷你 USB 轉(zhuǎn) USB 數(shù)據(jù)線

無線鍵盤和鼠標(biāo)組合（可選）

RJ45 以太網(wǎng)電纜（可選）

BeagleBone 吸引人的特性之一是與設(shè)備接口的選項(xiàng)范圍廣泛。用戶只需使用迷你 USB 電纜，即可為開發(fā)板供電并使用 Putty.exe 或 Terraterm 等串行接口登錄命令行。默認(rèn)用戶名是“debian”，密碼是“temppwd”。

或者，BeagleBone 將在主機(jī)上注冊為 USB 設(shè)備，一旦安裝了正確的 USB 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序，用戶就可以通過板上運(yùn)行的 Web 服務(wù)器界面（Chrome 或 Firefox，Internet Explorer）登錄到 BeagleBone不支持）在http://192/168.7.2 - 參見圖 1。在這個(gè) Web 服務(wù)器界面中，可以在 Cloud9 IDE 中用 BoneScript 編寫腳本，這是一個(gè)針對 Beagle 系列優(yōu)化的 Node.js 庫使用熟悉的 Arduino 函數(shù)調(diào)用。

圖 1. 在 BeagleBone Black 上運(yùn)行的 Web 服務(wù)器界面。

專注于在關(guān)閉電源的情況下使用 4D Systems LCD Cape，將 4D cape 適配器連接到 BeagleBone Black。注意正確的方向，不要彎曲任何銷，因?yàn)檫@會(huì)損壞斗篷。然后將提供的 30 路 FFC 電纜的任一端連接到 4DCAPE 顯示器。裸露的金屬應(yīng)朝上，藍(lán)色加強(qiáng)板應(yīng)朝向 PCB，如圖 2 所示。

圖 2. 用于 LCD 顯示器的 BeagleBone Black 4DCape 適配器。

將 FFC 電纜的另一側(cè)連接到適配器板，確保暴露的金屬焊盤再次朝上，如圖 3 所示。如果連接任何其他披風(fēng)，請通過檢查 BeagleBone 原理圖確保沒有引腳沖突。在圖 3 中，可以在 LCD Cape 背面看到一個(gè) EEPROM，該 EEPROM 具有通過 DIP 開關(guān)可選擇的 I2C 地址。這可用于解決與任何其他連接的 I2C 設(shè)備的 I2C 地址沖突。

圖 3. 4.3“ 4D Systems LCD 顯示器的背面。

BeagleBone 在板載 4GB eMMC NAND 閃存上加載了 Debian 3.8.13，不幸的是，它不包含此顯示器的正確驅(qū)動(dòng)程序或覆蓋?？梢愿?Linux 發(fā)行版，但需要更長的時(shí)間。最快的起床方式是通過本教程將最新版本的 Debian 加載到 4GB microSD 卡（撰寫本文時(shí)為 4.4.54）。Debian Linux 發(fā)行版的下載可能需要 30 分鐘或更長時(shí)間，寫入 micro SD 還需要 20 分鐘才能完成。其他 Linux 發(fā)行版，如 Angstrom 和 Android 也支持 4DCAPE，但需要更多的工作才能啟動(dòng)和運(yùn)行。

將 microSD 卡插入 BeagleBone 底部的支架中，同時(shí)關(guān)閉電源。按住 BOOT 按鈕（參見圖 4）并插入 5 VDC 插頭。連接 4DCAPE 的 BOOT 按鈕有點(diǎn)難以使用，但應(yīng)該可以使用小螺絲刀。4DCAPE 消耗大量電流（GEN4-4DCAPE-43CT 的典型電流為 620 mA），這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何 USB 端口的處理能力，因此需要 5 V / 2 A 外部電源。除非 4DCAPE 適配器板頂部的焊橋跳線被切斷并重新焊接，否則 USB 插孔不會(huì)為 4D Cape 供電。

圖 4. BeagleBone Black 外設(shè)和按鈕位置。

一兩分鐘后，屏幕應(yīng)該會(huì)閃爍白色，然后可以看到右上角的閃爍光標(biāo)。在 BeagleBone 通電時(shí)將迷你 USB 電纜插入，另一端連接到您的計(jì)算機(jī)。使用具有以下設(shè)置的 Putty.exe 或 Terraterm 啟動(dòng)串行會(huì)話：115200、8、N、1。默認(rèn)用戶名是“debian”，密碼是“temppwd”。請注意，此時(shí)連接了 LCD 顯示器，無法訪問 Web 服務(wù)器界面。

啟用圖形界面

電容式觸摸屏在命令行中不起作用，因此使用圖形界面是有意義的。為了激活圖形界面，需要對 /boot/uEnv.txt 文件進(jìn)行一些小的修改。Vi、Vim 和 Nano 都是可用于編輯此文件的 Linux 命令行文本編輯器。查看命令行文本編輯器 Nano 的初學(xué)者指南。

以下命令將打開要編輯的文件：

sudo nano /boot/uEnv.txt

在編輯任何文件之前，建議先創(chuàng)建文件的備份。這可以使用以下命令完成；

sudo cp /boot/uEnv.txt /boot/uEnv-Backup.txt

在 uEnv.txt 文件中找到以下行并將它們更改為以下內(nèi)容。這會(huì)禁用 HDMI 接口，這會(huì)與 LCD cape 的某些引腳沖突。

##Beaglebone Black/Green dtb‘s for v4.1.x （BeagleBone White just works.。）

##Beaglebone Black： HDMI （Audio/Video） disabled：

dtb=am335x-boneblack-emmc-overlay.dtb

##Beaglebone Black： eMMC disabled：

dtb=am335x-boneblack-hdmi-overlay.dtb

##Beaglebone Black： HDMI Audio/eMMC disabled：

dtb=am335x-boneblack-nhdmi-overlay.dtb

##Beaglebone Black： HDMI （Audio/Video）/eMMC disabled：

dtb=am335x-boneblack-overlay.dtb

##Beaglebone Black： wl1835

#dtb=am335x-boneblack-wl1835mod.dtb

##Beaglebone Black： replicape

#dtb=am335x-boneblack-replicape.dtb

##Beaglebone Green： eMMC disabled

dtb=am335x-bonegreen-overlay.dtb

進(jìn)行更改后，保存文件并重新啟動(dòng)；立即關(guān)閉 -r

這可能需要幾分鐘才能重新啟動(dòng)?；蛘甙聪掳迳系膹?fù)位按鈕。

屏幕現(xiàn)在應(yīng)該啟動(dòng)到圖形界面 Openbox。有一個(gè)鍵盤和一個(gè)鼠標(biāo)來與界面完全交互是很有用的，但這并不是完全必要的。只有一個(gè) USB 2.0 端口可用，因此可以使用無線鍵盤和鼠標(biāo)組合或 USB 集線器。

將以太網(wǎng)電纜連接到啟用 DHCP 的網(wǎng)絡(luò)路由器，可以通過 Qupzilla 或 Chromium 獲得互聯(lián)網(wǎng)訪問權(quán)限。圖 5 顯示了在 4.3” LCD 顯示器上運(yùn)行的 Qupzilla 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。

圖 5. 在 4.3“ 4D Systems LCD 顯示器上運(yùn)行的 Qupzilla 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。

由于屏幕的大小，一些程序只顯示部分窗口。

結(jié)論

設(shè)置 BeagleBone Black 和 4D Systems LCD Cape 非常簡單，這意味著用戶可以盡快開始開發(fā)。最新的 BeagleBone Debian 發(fā)行版中提供了顯示疊加層，這很方便。包括下載時(shí)間在內(nèi)的總設(shè)置時(shí)間總共應(yīng)少于 90 分鐘。一旦啟動(dòng)并運(yùn)行，許多選項(xiàng)都可以通過 Openbox 窗口管理器使用。