שיפור של השימושיות, הקטנה של המורכבות

מאת: לי ק. קוה, Microchip Technologies

כל דור חדש של התקן משולב כגון בקרי מיקרו, מביא עמו פונקציונליות רבה יותר בצד מורכבות גדולה יותר. מורכבות זו מובנית בלב ליבם של מעגלים משולבים רבים שמבצעים פונקציות ייחודיות כחלק מפתרון כולל. את המגמה הזו המתפתחת והולכת של פונקציונליות ומורכבות המשולבות זו בזו, אפשר לראות ברמה העליונה ביישומי קצה המיועדים לשימוש יומיומי, כגון מוצרי צריכה ומוצרים תעשייתיים פשוטים.
הדרישה לשיטות יעילות ואינטואיטיביות יותר, של גישה לפונקציונליות מורחבת זו ולשליטה בה, יצרו את הצורך בממשקי משתמש מתקדמים יותר. כיום, רוב ממשקי המשתמש הם ממשקים גרפיים, שמציעים גמישות יתרה של התאמה אישית, גישה נוחה יותר לתפריטים תלויי הקשר ויכולת התאמה למספר רב של תרחישי שימוש [use-cases].
ממשק משתמש גרפי יחיד יכול לספק גישה לכמות בלתי מוגבלת כמעט של פונקציונליות, שלא כמו פנל עם פונקציות קבועות. לדוגמה התרחיש הבא, שמניע את הצורך בפנלי שליטה מתוחכמים יותר; ככל שכמות רבה יותר של מכשירים יציעו פונקציונליות רבה יותר, תהיה דרישה גוברת והולכת לשיטות שליטה מתוחכמות יותר, אשר בהתאמה וללא כל ספק יעשו שימוש נרחב בממשקי משתמש גרפיים [GUI] יותר מאשר בלחצנים אלקטרו מכניים לפונקציה יחידה. וזו רק דוגמה אחת לאופן שבו ממשקי GUI עוזרים לנו להגדיר את הדרך שבה אנו פועלים בפעילות הדדית עם טכנולוגיה במאה העשרים ואחת.
התועלתיות של כל ממשק משתמש תלויה במידה רבה בטכנולוגיית התצוגה שבה משתמשים. בזמן שמתבצעת ההגירה, שנראית כמעמידת אתגר, מתצוגת LED במקטעים באורך גל אחד לתצוגת LCD בצבע מלא, מתפתחים פתרונות שמקלים הן על הבעייתיות המסחרית והן על הקשיים הטכניים. המשמעות של כרסום במחיר של טכנולוגיית LCD, הוא שכעת היא יכולה להתקיים מבחינה מסחרית במימוש תצוגות LCD בקנה מידה בינוני או גדול ביישומים רבים, כאשר קודם לכן ייתכן שזה לא היה אפשרי. ואולם, העלות של התצוגה תלויה בגורמים רבים, בהם טכנולוגיית LCD שבה משתמשים, הגודל והרזולוציה הכוללים של התצוגה, וכן גם באינטגרציה של תכונות, כגון מסך מגע ובקרי תצוגה. לכל מסך של תצוגת LCD יש צורך בבקר תצוגה ורבים מהם משולבים בתצוגה, במיוחד בפנלים קטנים יותר של 2.8 אינטש, או פחות מזה. רוב התצוגות מסדר גודל בינוני או גדול אינן מציעות את האינטגרציה הזו, ובמקום זאת, הן נתמכות על התקן חיצוני כדי לספק את בקר התצוגה.
עובדה זו יכולה להערים עלויות נוספות על המערכת, שיגדלו עוד יותר כאשר יילקח בחשבון זיכרון RAM שיידרש לספק מאגר זיכרון למסגרות. העלות והמורכבות של מימוש תת מערכת תצוגה עלול בחלק מהמקרים להציג תוספת עלות משמעותית.
משפחה חדשה של בקרי המיקרו PIC של חברת Microchip מאשרת זאת ומספקת פתרון כדאי מבחינת עלות. במהותה, המשפחה PIC24FJ DA משלבת הן בקר תצוגה והן מאגר זיכרון למסגרות, בצד כמה תכונות נוספות שעונות על הדרישות של יישום מסחרי של ממשק GUI. וחשוב עוד יותר, המשפחה החדשה של התקנים אלו מספקת פלטפורמה שמסוגלת מבחינה טכנית לענות על הדרישות של תרחישי שימוש רבים ושונים, שבהם משתמשים בממשק GUI כדי להגדיל את האטרקטיביות והשימושיות של יישום קצה.
משפחת PIC24FJ DA מממשת שלוש תכונות שלא נראו עד כה בהתקן PIC כלשהו: שלוש יחידות האצה גרפית בחומרה, שמספקות ביצועי צלימה גרפית [graphics redering] מהירה, ופענוח דחיסה של נתונים או של תמונה; כמות גדולה של זיכרון RAM על השבב שבו ניתן לבצע קונפיגורציה כמאגר זיכרון גמיש למסגרות עם טבלת חיפוש צבעים, ובקר תצוגה שיכול להתחבר כממשק אל תצוגת TFT, תצוגת STN חד צבעית או תצוגת STN צבעונית, מכל סוג כמעט.
האינטגרציה של 96 קילו–ביית של זיכרון RAM וטבלת חיפוש צבעים מספקת תמיכה במאגר זיכרון מסגרות פנימי עבור תצוגות של רזולוציה המגיעה עד QVGA (320 x 240). טבלת חיפוש הצבעים, המובנית בזיכרון של 256 x 16 סיביות לכל ערך, יוצרת את המפתח של הצבעים המאוחסנים במאגר זיכרון המסגרות לעומת צבעים פיסיים. תכונה זו מאפשרת את הופעתם הבו זמנית של 256 ערכים לכל היותר מתוך 65,536 (16 סיביות לפיקסל) על מסך, ללא כל רכיבי זיכרון RAM חיצוניים נוספים. היכולת להדר [comile] לוחות צבעים ולעבור ביניהם חשובה מפני שהיא עוזרת ליצור ממשק משתמש משובח אף יותר מבלי להידרש לעלויות תקורה נרחבות של זיכרון. כפי שניתן לראות באיור, התמונות שאפשר לקבל דרך שימוש בלוחית צבע של 256 צבעים של 16 סיביות לפיקסל, יכולות לעמוד בדרישות של רוב היישומים.
כפי שרואים בטבלה 1, גודל מאגר זיכרון המסגרות הנדרש תלוי ברזולוציה של המסך ובעומק הצבע, הווה אומר, שמשפחת PIC24FJ DA יכולה לתמוך בטווח רחב של רזולוציות מסך ובעומקי צבע מגוונים. אם נדרשת תצוגה רחבה יותר, בעומקי צבע גדולים יותר, משפחת PIC24FJ DA יכולה להרחיב את מאגר זיכרון המסגרות, ולהתפשט מזיכרון RAM הפנימי אל התקן זיכרון חיצוני – אך עדיין, בהתקיים היכולת לתמוך ברזולוציית VGA על השבב, הצורך בזיכרון RAM חיצוני נוסף הופך להיות היוצא מן הכלל ולא הנורמה.
משמעות הגמישות של משפחת PIC24FJ DA היא היכולת לתמוך גם בתצוגות קטנות יותר באמצעות טווח מלא של 64 k צבעים (16 סיביות לפיקסל), ללא צורך בזיכרון נוסף כלשהו. לחלופין, בעת השימוש בתצוגות עם פחות צבעים או עם שני צבעים בלבד (תצוגות חד צבעיות), יהיו קיימים התקנים במשפחה שישלבו פחות זיכרון RAM למאגר הזיכרון למסגרות, ולכן יביאו לחיסכון עלות גדול אף יותר.
חלק משמעותי מפיתוח ממשק משתמש גרפי הוא, כמובן, פיתוח האלמנטים הגרפיים שמרכיבים את המסך, ביחס לפונקציונליות שהמערכת מספקת. חברת Microchip מציעה כבר היום ספריית אלמנטים גרפיים ללא תמורה המיועדים לשימוש בטווח בקרי מיקרו PIC. לאחרונה החברה יצאה לשוק עם הסוויטה למתכנן תצוגות גרפיות [Graphics Display Designer Suite] שכוללת את גישת ה”גרור ושחרר” הידועה, כדי לפתח אלמנטים גרפיים שאפשר לבצע בהם צלימה – באמצעות מנוע הצלימה של יחידת החומרה להאצת גרפיקה – על ידי משפחת PIC24FJ DA, ללא צורך בקידוד קשיח [hard–code] של תוכנה כלשהי. כאשר משתמשים עם ספריית אלמנטים גרפיים, אפשר לטפל בקלות גם בממשקי ה-API המיועדים לחבר את האלמנטים במסך אל פונקציות המערכת.
ספריית האלמנטים הגרפיים מציעה כמה אלמנטים מוגדרים מראש, בהם נכללים לחצנים, חלונות, תיבות סימון, לחצני רדיו, חלקי טקסט ותמונות. בנוסף, מהנדסים יכולים לממש תיבות עריכה ותיבות רשימות, פקדי הזזה [slider] ופסי גלילה, פסי התקדמות ומודדי/ חוגות התקדמות. הספרייה כוללת שלוש שכבות, האחת היא שכבת המודולים הגנריים, השנייה היא שכבה ייעודית להתקנים והשלישית שכבה ייעודית ליישום, כל השלוש פועלות יחד עם התקני הקלט המשמשים ליצירת חוויה אינטראקטיבית. אין כל ספק ששכבת האובייקטים הגרפיים, שהיא חלק מהספרייה שתוארה לעיל כמודולים גנריים, היא זו שמגדירה את האלמנטים המוצגים ושולטת בהם.
כל זה מאיץ את התהליך של פיתוח ממשק משתמש גרפי בעזרת האלמנטים הגרפיים המסופקים בספריית האלמנטים הגרפיים כגון צורות וגופנים בסיסיים, וכן את הפיתוח והשינוי של אלמנטים גרפיים בסיסיים אלו, כך שיכללו תכונות ייחודיות לפעולה, לרבות שינויי מרקם ותפריטים תלויי הקשר.
בעזרת השימוש באלמנטים מתוחכמים בחומרה של משפחת PIC24FJ DA החדשה, יחד עם משאבי תוכנה שניתנים ללא תשלום, בהם נכללים הסוויטה למתכנן התצוגות הגרפיות וספריית האלמנטים הגרפיים של Microchip, המתכננים יכולים להוסיף במהירות שליטה גרפית מרשימה ואינטואיטיבית לכל יישום כמעט.
כל אחד מהחברים במשפחת PIC24FJ DA יכול לשלב את הטכנולוגיה הפופולרית של Microchip – mTouch – לצורך מימוש פקדי מגע קיבוליים שבהם אפשר להשתמש כדי לממש ממשק גמיש וידידותי למשתמש, על גבי טווח של חומרים מהם עשוי הפנל הקדמי. בנוסף, ספריית התוכנה שניתן לקבל בלא תשלום תומכת בטכנולוגיה של מסך מגע התנגדותי, שניתן לממש אותה בקלות בעזרת ההתקן ההיקפי מסוג ממיר ADC של משפחת PIC24FJ DA. כל אלו יחד עם התכונות ומשאבי התוכנה, יוצרים את הפלטפורמה האידיאלית עבור טווח של יישומים המשתמשים בממשק משתמש גרפי. עם התוספת של ממשקי USB (מארח, התקן ו”תוך תנועה”), ממשקי SPI וממשקי UART, שגם הם משולבים בצורה מלאה, משפחת PIC החדשה יכולה לענות על דרישות של טווח רחב של התקנים.