La visualizzazione grafica è ampiamente usata in numerose applicazioni e il numero di prodotti dotati di display cresce ogni giorno. La ragione principale è che una Graphical User Interface può semplificare notevolmente l’uso di un dispositivo. Analizziamo la libreria di Microchip e la possibilità dell’uso di una tastiera come esempio.
Introduzione
La visualizzazione grafica è ampiamente utilizzata in molte applicazioni e il numero di prodotti con display cresce sempre continuamente. La ragione principale risiede nel fatto che un’Interfaccia Utente Grafica (GUI) può semplificare notevolmente l’uso di un dispositivo. È possibile interfacciare un display con una varietà di dispositivi di input come tastiere, touchscreen e altro. Le tastiere presentano i vantaggi di un costo contenuto e la possibilità di inserire rapidamente i dati. Il Microchip Graphics Library semplifica la progettazione di una tastiera basata su una GUI; supporta diversi tipi di dispositivi di input, ottenendo la flessibilità attraverso un message interface, ovvero messaggio di interfaccia. L’interfaccia ha una struttura contenente informazioni circa i dispositivi di ingresso che devono essere implementati nell’applicazione firmware. I messaggi possono essere implementati in duplice formula:
- message manager: funzione di controllo
- message structure: funzione di gestione della struttura del messaggio fornito dall’input (Figure 1 e 2)
Figura 1: message structure
Figura 2: message structure, definizione dei campi
Il messaggio della tastiera usa lo standard AT keyboard. Il bit più significativo della AT definisce lo stato del tasto premuto o rilasciato. La codifica è riportata in Figura 3.
Figura 3: AT keyboard
La tastiera AT era una tastiera con 84 tasti introdotta da PC/AT IBM. Basata su 83 chiavi, è stata poi sostituita dalla 101 chiave avanzata. Tuttavia, “tastiera AT” rimane un nome popolare per qualsiasi tastiera che utilizzi il connettore DIN a 5 pin. Molte tastiere enhanced, inoltre, hanno usato questo connettore, anche se in seguito è stato superato dal PS/2 e dall’Universal Serial Bus (USB). Rispetto al tasto della tastiera XT-83, la tastiera AT utilizza un protocollo di comunicazione differente e un diverso insieme di scancode. Pur avendo lo stesso connettore, i due non sono intercambiabili. Il Microchip Graphics Library è completamente modulare ed è ottimizzato per i microcontrollori a 16 e 32 bit Microchip. Il pacchetto software comprende il codice sorgente completo, schemi, driver, documentazione e utility. La libreria grafica Microchip supporta le seguenti funzionalità:
- caratteri per più lingue
- interfaccia utente per mTouch™ di rilevamento
- immagine, animazione
Il Microchip Graphics Library consiste di vari widget subito utilizzabili che includono le funzioni richieste in varie applicazioni. I widget possono essere realizzati su misura per le dimensioni, i colori e il tipo di caratteri utilizzati. Per facilitare la discussione dei widgets, si consideri come esempio una voce di interfaccia utente chiave di uso comune nei sistemi di sicurezza. La funzione di questa interfaccia è ricevere gli input da parte dell’utente mediante la disponibilità di tasti numerici. Dal momento che questo viene utilizzato per i sistemi di sicurezza, le specifiche sono le seguenti:
- fornire un’interfaccia versatile in cui il numero di chiavi e applicazioni assegnate a ciascun tasto può essere cambiata dinamicamente
- fornire un’opzione per visualizzare il carattere * nello schermo
Una di queste modalità è indicata in Figura 4.
Figura 4: widget
SVILUPPI
Lo sviluppo dell’interfaccia utente rappresenta attualmente una delle più grandi sfide associate alla progettazione dei sistemi embedded. Oggi, la Human Machine Interface è, infatti, fondamentale in ogni prodotto, sia esso un cellulare, una lavatrice o una stampante. In quest’ottica Microchip ha recentemente sviluppato e lanciato sul mercato tecnologie e soluzioni dedicate a semplificare il lavoro dei progettisti impegnati nello sviluppo di interfacce utente.
La famiglia di microcontrollori PIC24FJ256DA, costituita da otto elementi, comprende dispositivi che integrano tre unità di accelerazione grafica, un display controller e fino a 96 kbyte di RAM. Questo livello di integrazione permette di ridurre i costi di sistema rendendo possibile il potenziamento di un ampio spettro di applicazioni embedded con funzioni di visualizzazione grafica avanzata evitando il ricorso a RAM e display controller esterni. Ulteriori elementi di risparmio sono legati alle periferiche integrate per USB e per rilevamento tattile capacitivo. La famiglia PIC24FJ256DA consente ai progettisti di avere uno strumento per migrare con facilità dagli LCD segmentati ed a funzione fissa verso display STN, TFT e OLED con risoluzioni fino a livelli VGA. Questa famiglia prevede on-chip anche 24 canali di rilevamento tattile capacitivo mTouch che consentono la gestione di grandi quantità di tasti e slider. Oltre a questo, la presenza di moduli integrati per Full-Speed USB di tipo Embedded Host, Device e On-the-Go, permette all’utente di aggiornare con facilità software, dati e impostazioni. Per accelerare il time to market, il Graphics Display Design Centre di Microchip mette a disposizione una serie di risorse dedicate agli ingegneri applicativi.
La piattaforma comprende la libreria grafica gratuita e ottimizzata di Microchip, corredata da codici sorgente, supporto multifont e multilingua e oggetti grafici predefiniti. Nell’ambito della libreria si segnala anche il software Graphics Display Designer, che consente agli utenti non esperti di usufruire di un wizard visivo per sviluppare le proprie interfacce. La libreria grafica è corredata da interfacce preconfigurate per la definizione di pad e slider a rilevamento tattile capacitivo e di touch screen resistivi. Tra le applicazioni della famiglia PIC24FJ256DA ci sono dispositivi consumer come termostati, telefoni cordless, telecomandi, accessori per videogiochi, elettrodomestici come macchine per il caffè, forni, refrigeratori, lavapiatti, apparati industriali come POS, terminali remoti, sistemi medicali portatili come glucometri, misuratori di pressione, ECG portatili.
UN SISTEMA DI SVILUPPO MULTIMEDIALE PER MCU A 32 BIT
Infine, per facilitare la progettazione di interfacce utente, Microchip propone due nuovi strumenti di sviluppo per progetti basati sui microcontrollori PIC32 a 32 bit. La nuova Multimedia Expansion Board permette lo sviluppo di interfacce grafiche altamente interattive e dotate di connettività di rete. La versione potenziata del Capacitive Touch Evaluation Kit mTouch prevede invece una nuova scheda per l’implementazione del rilevamento tattile capacitivo su PIC32. La Multimedia Expansion Board permette di valutare come implementare strategie di visualizzazione grafica indipendenti dai moduli di visualizzazione Qvga controller-based, spesso obsoleti.
La scheda comprende anche una linea di uscita con codifica audio stereo a 24 bit di alta qualità, jack per cuffie e microfono, un circuito integrato Wi-Fi certificato FCC, un accelerometro on-board a tre assi e un joystick a cinque posizioni. Il Capacitive Touch Evaluation Kit mTouch potenziato include, invece, una nuova scheda per lo sviluppo su PIC32. Essa è dotata di tasti e slider a rilevamento capacitivo che consentono ai progettisti di valutare l’uso della tecnologia tattile nelle loro applicazioni attraverso il tool di diagnosi mTouch Diagnostic basato su sistema operativo Windows. Questo tool software mette a disposizione un’interfaccia grafica utente per lo sviluppo di tasti e slider a rilevamento capacitivo: il tutto fa parte dell’ambiente gratuito di sviluppo Mplab. Le librerie software aggiuntive, il codice sorgente e altri materiali di supporto a corredo della scheda contribuiscono a ridurre ulteriormente i cicli di sviluppo e i costi di progettazione.
SOLUZIONE GRAFICA QVGA
Microchip tempo fa ha presentato una soluzione Qvga destinata all’implementazione di visualizzazioni e controlli grafici in applicazioni sensibili ai costi. La libreria grafica gratuita di Microchip permette di eseguire sviluppi rapidi ed a basso rischio basati su oggetti bi e tridimensionali quali testi, cerchi, rettangoli, tasti, misuratori, finestre e barre di avanzamento, unitamente a immagini, animazioni e funzionalità touchscreen. Oltre a questo, i partner Microchip - Segger e Ramtex - offrono una serie di librerie grafiche compatibili che garantiscono livelli di flessibilità ancora maggiori. La scheda figlia Graphics Pictail Plus è stata progettata per essere inserita nella scheda di sviluppo Explorer 16: essa comprende un modulo TFT a cristalli liquidi 65.000 colori con risoluzione grafica 320 x 240 e funzionamento touchscreen. Questa soluzione grafica può operare con tutti i microcontroller Pic24F a 16 bit Microchip esistenti e sarà in grado di supportare i futuri microcontroller Pic24H a 16 bit, i digital signal controller dsPic a 16 bit e i microcontroller Pic32MX a 32 bit.
