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Grafische Anwenderschnittstellen GUI zum Anfassen

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Martin Hensel

In neuen Gerätedesigns kommen zunehmend grafische Anwenderschnittstellen zum Einsatz. Sie erlauben erweiterte Funktionen und lassen sich intuitiv und einfach bedienen. NEC bietet ein Entwicklungs-Kit, mit dem sich Touchscreenanwendungen leicht realisieren lassen. Wenn Sie an der Verlosung teilnehmen, können Sie hier ein Touch-it! Development Kit gewinnen.

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Medien in Disc-Autoloadern stapelt Point Archiver bei Bedarf um.
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( Archiv: Vogel Business Media )

Knöpfe, Schalter und Drehpotentiometer sind nützlich und überall anzutreffen, aber sie schränken auch sehr ein. Und wie sieht es mit der Zuverlässigkeit, der leichten Bedien- und Nutzbarkeit, der Performance und der Ästhetik aus? Es ist keine Überraschung, dass die auch GUI (Graphical User Interface) genannten grafischen Anwenderschnittstellen, die auf berührungsempfindlichen TFT-LCDs basieren, als ideale Lösung gelten. Diese berührungsgesteuerten TFT-LCD-GUIs bieten viele neue Designmöglichkeiten: Vom Elektroherd über das Sicherheitssystem bis zum industriellen Antrieb oder von der Patientenüberwachung in der Medizin über Fotokopierer bis zur Supermarktkasse, an der die Kunden selbstständig den Registrier- und Bezahlvorgang übernehmen.

Eine grafische Anwenderschnittstelle unterstützt die Interaktion zwischen Mensch und elektronischem Gerät. Hierzu nutzen die GUIs grafische Elemente, Steuerelemente, Widgets – das sind grafische Elemente wie Fenster, Knöpfe, Menüs oder Rollbalken – sowie Texte zur Darstellung von Informationen und Aktionen, die für den Anwender bestimmt sind. Wenn ein System zusätzlich mit einem Touchscreen ausgestattet ist, dann kommen all diese Elemente zusammen, wobei das Display dann als kombinierte Ein- und Ausgabeeinheit fungiert.

Bekanntes Prinzip in neuer Form

Die Geschichte des GUI geht auf die Mitte der 1960er Jahre zurück. Damals beschäftigte sich Douglas Engelbart, ein Pionier der grafischen Anwenderschnittstellen, am Stanford Research Institute mit der Aufgabe, computerbasierte Technologien zur direkten Informationsveränderung zu entwickeln. Dabei kam er zu dem Schluss, dass sich die Fähigkeit beziehungsweise die Möglichkeit, Informationen zu verändern oder beeinflussen, nach dem Stand der Technologie richtet. Dies wiederum steuere die Möglichkeiten zur Entwicklung neuer und verbesserter Technologien. Diese Erkenntnis basiert auf seiner Theorie, wonach die Gedanken eines Menschen nur so ausgereift sein können wie seine Sprache.

Engelbart entwickelte den Vorläufer der heute üblichen GUIs, indem er textbasierte Hyperlinks verwendete, die er mit einer anderen seiner Erfindungen steuerte: der Computermaus – damals im Wesentlichen eine Holzkiste, in der sich Räder befanden. Im folgenden Jahrzehnt griff Xerox PARC diese Gedanken auf und entwickelte sie für ihren Computer Xerox Alto einen Schritt weiter. Die Hyperlinks wurden durch Grafiken ersetzt, und der Urvater der heute bekannten grafischen Anwenderschnittstellen war geboren.

Jeder weiß, was GUIs sind, wie sie funktionieren und was sie leisten können. Zudem sind gut gemachte GUIs praktisch selbsterklärend, so dass von Anfang an die Marktakzeptanz vorhanden ist. Die Technologie, das Know-how und der erforderliche Support, die notwendig sind, um diese Lösungen zu realisieren, sind bereits vorhanden. Daher sind keine grundlegend neuen Entwicklungen nötig. So lässt sich diese Technologie in neue Entwicklungsprojekt integrieren – und zwar nicht nur als reiner Ersatz der bereits existierenden Anwenderschnittstellen, sondern mit vielen zusätzlich Features. Dabei sollten die Entwickler niemals vergessen, dass die Erfahrungen, die der Kunde mit der Schnittstelle macht, wichtiger sind als das, was innerhalb des eigentlichen Produkts vonstatten geht. So stellt sich für die Entwickler die Frage, wo sie anfangen sollen.

Touchscreen-Lösungen leicht gemacht

Die Konformität zur ISO9241 müssen die Entwickler jeweils eigenständig erzielen. NEC Electronics hat das Entwicklungs-Kit „Touch-it!“ speziell dazu entwickelt, die Entwicklung von TFT-Projekten mit Touchscreen-Steuerung so einfach wie möglich zu machen. Im Lieferumfang von Touch-it! ist alles enthalten, was für einen Sofortstart der Entwicklung notwendig ist: Ein 32-Bit-Flash-Mikrocontroller des Typs V850 All Flash mit großem Embedded-Flash-Speicher, externe Controller und Treiber für TFT-LCDs, ein 3,5“ Farb-TFT-LCD mit integriertem Touchscreen, Echtzeitbetriebssystem, Grafik-Bibliotheken sowie Software-Beispiele. Um eine zukünftige Erweiterung und Upgrades zu ermöglichen, ist das Kit modular aufgebaut, so dass sich zusätzliche Boards mit weiteren Funktionalitäten verbinden lassen.

Herzstück des System ist der mit 20 MHz getakteter 32-Bit-All-Flash-Mikrocontroller des Typs V850ES/JG2, der über 640 KByte Flash-Speicher, 48 KByte RAM und viele universell einsetzbare Peripherie-Elemente verfügt. Die MCUs der V850 All-Flash-Familie sind mit Speichergrößen zwischen 64 KByte Flash-Speicher und 6 KByte RAM bis zu 1-MByte-Flash-Speicher mit 60 KByte RAM verfügbar. Somit lässt sich das Bauteil, das im endgültigen Design zum Einsatz kommt, leicht und exakt an die Funktionalität der individuellen Anwendung sowie an die Anforderungen an die Grafikausgabe anpassen. Dabei sind eventuelle Erstanwender des V850 in guter Gesellschaft, denn nach Angaben des Analysten Gartner Dataquest gehört der V850 derzeit zu den weltweit meist verkauften 32-Bit-Mikrocontrollern. Eine Busschnittstelle steht ebenfalls zur Verfügung. Hiermit lassen sich externe Speicher oder Grafik-Controller anbinden.

Das Kit wird mit dem neuen 3,5“-QVGA-Farb-LCD- Modul NL2432HC22-41K von NEC geliefert. Dieses beinhaltet die LSI-Treiber für das TFT-Array, den Touchscreen sowie die Hintergrundbeleuchtung und ist gemäß der Industriespezifikationen qualifiziert. Dieses Display bietet bei geringer Leistungsaufnahme eine hohe Leuchtdichte mit hohem Kontrast. Für optimale Darstellung in jeder Lichtumgebung sorgt die Super-Reflektive-Natural-Light-Technologie (SR-NLT). Auf dem Board stehen Steckverbinder zur Verfügung, die den Anschluss eines größeren Displays ermöglichen.

Software für jede Anwendung

Die System-Software basiert auf dem verbreiteten Echtzeitbetriebssystem (RTOS) emBOS von Segger. Das RTOS sorgt für das Management der Grafik, des Touchscreens, der Anwendereingaben sowie für die Kommunikation mit anderen Boards. Dabei ermöglicht die Grafikbibliothek emWIN die direkte Nutzung von Zeichen- und Grafikdisplay-Unterprogrammen sowie das schnelle Zeichnen von Kreisen und Polygonen. Die Ausgabe-Routinen für Zeichenketten und Werte, das Management mehrerer Fenster sowie die Einbindung optionaler Widgets und Touchscreen-Support stellt emWIN ebenso zur Verfügung. Um einen effektiven Start in die Entwicklung zu ermöglichen, liefert NEC zusammen mit dem Kit Demoversionen sowie eine Schnupperversion der IAR-Workbench C-Compiler-Suite, dazu Anwendungen wie Herdsteuerung oder Zugangsregelung sowie Programmbeispiele.

Zurück zur ISO9241: Hierbei handelt es sich um einen Standard, der die zahlreichen Qualitätselemente der HMI (Human-Machine Interface) genannten Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine definiert, wie sie auch in diesem Beispielsystem vorkommt. In der ISO9241 geht es um Effektivität sowie darum, ob die Schnittstelle auch das tut, was der Anwender möchte. Es geht aber auch um Effizienz und wie leicht sich die Anwenderschnittstelle erlernen und bedienen lässt.

Und in welchem Zusammenhang steht das ganze mit der Entwicklungsarbeit? Stehen neue Projekte an, muss der Entwickler nur noch wissen, wie die einzelnen ISO-Komponenten auf der neuen, touchscreen-gesteuerten TFT-Anwenderschnittstelle gemessen werden sollen. „Touch-it!“ bietet nun alle Komponenten, die für das neue Design notwendig sind.

Verlosungsaktion

Sie können jetzt auch ein Touch-it! Entwicklungs-Kit gewinnen!

* Steve Norman ist Assistant Manager bei NEC Electronics Europe

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