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FIRST Components Academy | Interfacce grafiche next-gen con TouchGFX

mercoledì 29 ottobre 2025

Interfacce grafiche efficienti con microcontrollori STM32 e TouchGFX

Le interfacce grafiche di nuova generazione non sono più prerogativa dei sistemi complessi o delle piattaforme basate su processori: oggi anche i microcontrollori possono offrire esperienze utente sofisticate, fluide e visivamente accattivanti. L’evoluzione delle HMI (Human Machine Interface) ha portato a una crescente domanda di soluzioni in grado di combinare prestazioni, efficienza energetica e flessibilità, senza sacrificare il contenimento dei costi.

È in questo contesto che si colloca l’ecosistema STM32 di STMicroelectronics, che unisce la potenza e la scalabilità della sua ampia gamma di microcontrollori all’ambiente grafico TouchGFX: un framework completo per creare GUI professionali con un approccio “low footprint” e ottimizzato per sistemi embedded. L’integrazione tra hardware e software permette di ridurre la complessità dello sviluppo, accelerare il time-to-market e garantire una qualità visiva paragonabile a quella dei dispositivi consumer.

Un ecosistema pensato per la grafica embedded

L’ecosistema STM32 offre un portafoglio completo di MCU scalabili per potenza di calcolo, memoria e consumo. Ogni famiglia è progettata per un equilibrio specifico tra performance grafiche, efficienza energetica e costo totale di sistema. Grazie all’architettura ARM® Cortex® e al supporto nativo del framework TouchGFX, gli STM32 consentono di sviluppare GUI su un unico chip o in architetture ibride con memoria esterna, mantenendo sempre un controllo fine su risorse e reattività.

Il vantaggio principale è la continuità di progettazione: lo stesso ambiente di sviluppo, gli stessi strumenti e lo stesso codice possono essere trasferiti da una piattaforma base, ad esempio STM32G0, a una più performante come STM32H7 o STM32H5, adattando solo i parametri di memoria e visualizzazione. Questo approccio modulare permette di partire in modo semplice e crescere con l’evoluzione del progetto o con l’esigenza di prestazioni superiori.

Per i progettisti, l’ecosistema STM32 offre:

• architetture ottimizzate per la grafica embedded, con acceleratori dedicati;
• ampia disponibilità di RAM e Flash, supporto a framebuffer parziale o totale;
• integrazione diretta con TouchGFX e gli strumenti STM32CubeIDE / STM32CubeMX;
• un ecosistema software coerente e interconnesso, con librerie grafiche preconfigurate e documentazione completa.

Gli acceleratori grafici: il cuore della pipeline STM32

Uno degli elementi che distingue la piattaforma STM32 è la presenza di acceleratori hardware integrati che permettono di ottenere alte prestazioni grafiche senza gravare sulla CPU, riducendo drasticamente i consumi e migliorando la reattività dell’interfaccia.

• Chrom-ART™ Accelerator (DMA2D): gestisce operazioni di bit-blitting, alpha-blending, riempimento di aree e conversione dei formati colore, sollevando la
CPU dalle operazioni grafiche più frequenti. Il risultato è un miglioramento sensibile nella velocità di rendering e nella fluidità delle transizioni,
con minore occupazione del bus e consumo ridotto.
• NeoChrom GPU e NeoChrom VG (Vector Graphics): disponibili su MCU come STM32H7R7 e STM32U599, offrono un vero motore grafico 2D e 2.5D in
grado di gestire disegno vettoriale, rotazioni, anti-aliasing, ombreggiature e gestione di font complessi. Queste GPU permettono di ottenere GUI ricche e
dinamiche mantenendo un approccio low-power e un ridotto carico sulla CPU.
• JPEG hardware codec: accelera la decodifica e la compressione di immagini o video MJPEG, consentendo la gestione di contenuti multimediali senza
penalizzare le prestazioni generali.
• Chrom-GRC™: modulo opzionale per elaborazioni grafiche complesse e analitiche, pensato per applicazioni dove l’analisi visiva o l’elaborazione di pattern
si integra con la GUI.

Oltre agli acceleratori, le MCU STM32 assicurano accesso diretto e veloce alle memorie interne ed esterne, evitando colli di bottiglia durante il trasferimento dei frame. Questa architettura garantisce animazioni fluide anche con buffer parziali e un’ottima efficienza energetica, soprattutto nelle applicazioni portatili.

Memorie, interfacce display e strategie di framebuffer

Il corretto bilanciamento tra risorse di memoria, interfacce di visualizzazione e acceleratori hardware è la chiave per un progetto grafico efficiente. Le soluzioni single-chip con framebuffer interno sono ideali per display di piccole dimensioni (fino a QVGA o WQVGA), dove l’SRAM integrata è sufficiente per gestire il buffer grafico. Per display più ampi o complessi, gli STM32 permettono di collegare memorie esterne (SDRAM, QSPI, OSPI) in modo da gestire double buffering, caching e pipeline grafiche più articolate. La combinazione di DMA2D, LTDC (LCD-TFT Display Controller) e accesso a bus esterni garantisce un flusso dati continuo e una GUI reattiva anche con contenuti dinamici.

Le interfacce di display supportate includono RGB-TFT e MIPI-DSI per display medi e grandi ad alta risoluzione; Parallel 8080/6800 e SPI per display compatti a basso costo. Questo ventaglio consente di scegliere sempre il miglior compromesso tra prestazioni, costo e complessità del progetto.

Famiglie di microcontrollori STM32 per applicazioni grafiche

La piattaforma STM32 copre esigenze molto diverse, dalle applicazioni ultra-low-power alle interfacce grafiche di fascia alta. Ogni famiglia offre una diversa combinazione di frequenza, memoria e periferiche grafiche integrate:

Famiglia MCU	Core	Frequenza	RAM / Flash	Caratteristiche principali	Tipici impieghi GUI
STM32C0 / G0	Cortex-M0+	fino a 64 MHz	fino a 144 KB RAM / 512 KB Flash	Basso costo, efficienza energetica, GUI compatte con framebuffer parziale	Display 2.4"–3.5", controlli industriali, pannelli semplici
STM32U0 / U3	Cortex-M0+ / M33	fino a 96 MHz	fino a 256 KB RAM / 1 MB Flash	Ultra-low-power, ideali per applicazioni a batteria, compatibili con TouchGFX	Strumentazione portatile, sensori HMI
STM32U5 (U585 / U599)	Cortex-M33	fino a 160 MHz	fino a 786 KB RAM / 2 MB Flash	Ampia SRAM interna per framebuffer, NeoChrom GPU integrata, sicurezza TrustZone	GUI avanzate low-power, dispositivi medicali e wearable
STM32F7	Cortex-M7	fino a 216 MHz	fino a 512 KB RAM / 2 MB Flash	LTDC integrato, bus esterno SDRAM, ottimo equilibrio tra costo e prestazioni grafiche	HMI industriali e medicali, pannelli grafici interattivi
STM32H5 / H7	Cortex-M33 / M7	fino a 480 MHz	fino a 1 MB RAM / 2 MB Flash	Alte prestazioni grafiche, supporto Chrom-ART™, GPU opzionale, sicurezza avanzata	Display ad alta risoluzione, infotainment, automazione
STM32WB / WBA	Cortex-M4 / M33	fino a 100 MHz	fino a 512 KB RAM / 2 MB Flash	Wireless integrato (BLE / Thread / Zigbee), basso consumo e grafica ottimizzata	Terminali IoT, pannelli connessi e sistemi remoti
STM32N6	Cortex-M55	fino a 800 MHz	4.2 MB SRAM interna / Flash esterna (XSPI, FMC)	NeoChrom GPU, Chrom-ART™, Chrom-GRC, controller LTDC, banda memoria elevata, opzioni AI (Neural-ART)	HMI industriali avanzate, GUI complesse / multimediali, edge AI + grafica

La possibilità di combinare differenti famiglie e periferiche consente al progettista di scalare il progetto mantenendo la compatibilità software e la stessa logica di sviluppo.

L’ambiente TouchGFX: dal design alla simulazione

TouchGFX è il cuore dello sviluppo grafico su STM32. È un ambiente gratuito e completo, perfettamente integrato con STM32CubeIDE, che semplifica ogni fase della progettazione GUI — dalla definizione del layout alla programmazione degli eventi.

1. TouchGFX Designer, tool visuale per creare e simulare la GUI su PC, con gestione dei widget, transizioni e risorse grafiche.
2. TouchGFX Generator, per generare il codice sorgente STM32 partendo dal progetto grafico.
3. TouchGFX Engine, libreria runtime ottimizzata che sfrutta gli acceleratori hardware STM32 per massimizzare la fluidità dell’interfaccia.

Il risultato è un ambiente integrato, intuitivo e altamente efficiente, che riduce i cicli di sviluppo e permette di validare le GUI direttamente sull’hardware.

Intelligent Display con MCU STM32 integrate

Gli Intelligent Display di FIRST Components integrano di serie microcontrollori STM32F7 e STM32H7, offrendo una piattaforma “chiavi in mano” per lo sviluppo di interfacce grafiche embedded. Ciascun modulo combina un display TFT ad alta leggibilità, architetture di memoria ottimizzate (framebuffer totale o parziale) e interfacce standard come UART, RS-485 e CAN Bus.

Sono inoltre disponibili kit di sviluppo e demo software che consentono di validare rapidamente le performance grafiche e verificare la compatibilità con i propri sistemi.


UART Interface	RS485 Interface	CAN BUS Interface

Queste soluzioni permettono ai progettisti di concentrarsi sull’interfaccia e sulle logiche applicative, sfruttando l’affidabilità dell’hardware STM32 e la flessibilità del framework TouchGFX.

Soluzioni personalizzabili e scalabili

Per progetti con requisiti specifici, sono disponibili versioni custom degli Intelligent Display, con possibilità di selezionare la MCU STM32 più adatta (F4, F7, H7, U5, H5, WB, ecc.) e personalizzare:

• dimensione, risoluzione e tecnologia del display;
• interfacce di comunicazione;
• architettura di memoria e strategia di buffering.

Questo approccio consente di creare un’interfaccia su misura, mantenendo piena compatibilità con l’ecosistema STM32 e la suite TouchGFX.

Benefici progettuali e applicativi

• Semplificazione dello sviluppo grafico e gestione intuitiva degli aggiornamenti UI.
• Riduzione dei costi di NRE e dei tempi di rilascio, grazie a tool unificati e librerie ottimizzate.
• Esperienze utente fluide e moderne anche su MCU a basso consumo.
• Affidabilità in ambienti industriali e medicali, con pipeline deterministiche e robuste.
• Scalabilità e riuso del codice su più famiglie di MCU STM32, riducendo il rischio progettuale.

Conclusione

L’utilizzo dei microcontrollori STM32 come base per le interfacce grafiche rappresenta oggi una delle soluzioni più efficienti e versatili del mercato embedded. La combinazione con TouchGFX e con gli Intelligent Display basati su STM32 consente di realizzare GUI performanti, esteticamente curate e pronte per la produzione, senza necessità di hardware complessi o costosi. Dalla prototipazione su piattaforme entry-level alla produzione di HMI avanzate, STMicroelectronics mette a disposizione una filiera completa di strumenti, documentazione e supporto tecnico per portare sul mercato interfacce grafiche di nuova generazione.