我已经失去了制作“小盒子”所花费的时间，突然间我意识到我非常尊重工程师-那些能够并且能够设计和创造新事物的人。 我的脑袋立刻充满了我在童年时（不仅是现在）拆卸的设备的记忆。 这些情况很有趣，当松开最后一个螺栓时，例如鼻烟盒中的恶魔，几个小的弹簧和零件飞出，这是完全不可能收拾回来的。
一旦我决定制作一个小型设备（“外星人：隔离”游戏中的“ Security Access Tuner”），即一个控制器，一个屏幕，几个控件，并将它们全部包装在一个小箱子中，计划将其打印在3d打印机上。 然后我什至无法想到所有这些小东西要花多长时间...
一直以来，我都被创造新事物的想法所吸引，这些事物在日常琐事中很少能奏效。 我不知道是什么确切地促使了该特定设备的创建，但是有一天我想到：“为什么不通过游戏Alien：Isolation制作安全访问调谐器”。
该游戏具有用于“破坏电子锁”的设备。 该设备将迷你游戏的机制引入游戏中。 然后根据自己的喜好选择一个模因，但介于“我们在游戏中添加了游戏，以便您可以玩游戏，玩游戏”和“我们需要更深入！”之间。 我不会向您介绍游戏细节，因为 每个人都可以通过在您喜欢的搜索引擎中输入名称来详细了解哪种“野兽”。 我们只是同意，有一些手持设备带有我决定实现的游戏。
在游戏中，设备看起来像这样（我试图准确地再现设备的外观，但这不是主要任务，因此最终结果与原始结果略有不同）：
游戏截图，设备在角色手中。因此，您需要用游戏和这些相同的“迷你游戏”制作一个小型设备-两个。 在第一个（上图中的一个）中，您需要按照在指定的时间在屏幕上显示的顺序选择字符。 如果您习惯了游戏，它并不难，但是起初它会让您思考。 第二场比赛是做出反应，您只需要及时按下按钮即可（我不会专注于此，因为这没什么特别的）。 除游戏外，还有几个状态屏幕，游戏之间的转换以及仅“请稍候...”。
碰巧的是，我懒得闲逛着德州仪器（TI）的一块板子-Tiva C（与Arduino类似）和一块屏幕。 有一天，灵感在空闲时间的情况下袭击了一个人，这对夫妇（板子和屏幕）有一个应用程序...
发展历程
我立即自己决定，这个想法中的“蛋糕上的樱桃”将不是软件部分，而是工程部分。 我想制造和组装该设备，以使所有组件都紧凑，功能齐全，合乎逻辑且方便（扰流器：事实证明并非如此简单）。
编程是我赖以谋生的东西，我理解程序部分无法提供严重的“挑战”。 因此，为了使这个想法付诸实践，我从最接近我的地方开始-从软件部分开始。
通过按钮和旋转编码器对事件进行处理是非常普遍的事，我认为没有理由对此做任何介绍。 尽管软件实现中一个有趣的部分是在屏幕上显示图形。 更确切地说，甚至不是结论本身，而是我想在屏幕上显示的内容所必需的一组操作。 基本上，“问题”部分是：
- 设备的内存有限，无法将许多图片（照片）添加到设备的内存中。
- 屏幕使用565格式的颜色（每种颜色两个字节），即 对于所有图形，您需要将其转换为最终格式，但是由于内存限制，您将无法以该格式将所有必要的图像存储在设备的内存中。
- 如果需要重新绘制整个屏幕，屏幕将以〜1帧/秒的惊人频率刷新。
前两个问题相对简单地解决了，因为需要在屏幕上显示的图形非常原始（就像在游戏中一样，我决定离源材料不远）。 这就是为什么我立即决定使用双色图像（精灵）的原因，这意味着8个像素适合一个字节，并且在输出时可以简单地更改颜色。
基于这些精灵，除少数几个例外外，所有图形（包括文本）均已实现：
- 制造商的虚构公司（Seegson）的徽标，该徽标使用16种颜色的调色板（即1字节2个像素）。 当我打开设备并在开发的最后阶段就已经添加了它，我想要更多的美感，因为 还有一些记忆。
- 实现了绘制图形基元的功能（例如，矩形，但是在我尝试重复的界面中有很多）。
屏幕刷新率的问题不是很容易以编程方式解决。 特别是对于需要经常更新屏幕上数据的地方。
幸运的是，问题不在于屏幕本身，而在于缓慢的数据总线（SPI总线），因此您只需要保持裤子状态，而不必走得太宽-仅画出真正需要的东西，即 “越少越好。”
接口渲染分为三部分，以解决刷新率问题：
- 绘制初始图（此处保持不变的所有内容-背景和静态界面元素）。 这个阶段几乎要花一秒钟，但仅在更换屏幕时才会发生，而这一点并不是很明显。
- 不依赖于用户动作（倒数计时器状态，干扰等）的动画。 通常，这些都是很小的变化-不超过屏幕的15％，即使在这种情况下，它也允许您每秒至少更新6次屏幕（实际上，刷新率要高得多，并且延迟是难以察觉的）。 唯一的例外是屏幕受到干扰-我将在后面进行讨论。
- 取决于用户动作（滑块或所选字符周围的框架的位置）的动画。 这些事件很少发生，因为 出于所有愿望，用户将无法以比状态重绘屏幕更快的速度单击按钮。
简而言之，为了避免重绘整个屏幕，仅重绘了所需的内容。 因此，例如，如果用户选择了屏幕上的下一个字符，则需要擦除前一个“选择”（框架）（用背景色绘制）并在新位置绘制框架。
这种优化的另一个示例（您需要绘制很多图像，但实际上这还不够），该屏幕带有噪声（白噪声），这是用户需要找到“正确频率”才能进入迷你游戏的地方。 干扰占据了屏幕的大部分，并且重新绘制所有黑白点将太长（而且很愚蠢）。 因此，绘制白噪声的工作方式如下：
屏幕分为两部分（左侧和右侧）。 绘图从顶部开始。
- 随机选择屏幕的一部分（左侧或右侧）。
- 在此部分中，绘制了一条随机的黑白点。 该屏幕具有与其一起使用的两个基本操作（初始化操作除外）-写入屏幕缓冲区的操作以及在该屏幕缓冲区本身内移动指针的操作。 此外，由于我无法理解的原因，移动指针的操作比写入操作的速度明显慢。 因此，对于此屏幕，顺序写入屏幕缓冲区可让您在大约0.75秒内填充整个屏幕，并且当分别绘制每个像素时，将花费几乎两倍的时间（1.4秒）。 由于此功能，绘制了黑白点的条带，而不仅仅是随机像素。
- 转到屏幕上的下一个垂直条，然后重复第1段中所述的步骤。
绘制所有垂直线后，绘图将从上方重新开始。 由于将一些黑白点叠加在其他点上，因此完全看不到屏幕实际上是这样“画有条纹”的（前20个随机渲染）：
实际上，干涉不会画在整个屏幕上，而只会画在那些可接受干涉的部分上（即，屏幕上有几个可能发生干涉的区域，并且仅在这些区域内绘制），但这不会改变方法。
该界面需要另一个相当有趣的元素-所选射频的指示器。 为了使想象更容易，我们可以假设我们手中有一个无线电接收机的类似物。 有一个可以绕一圈旋转的调谐轮，以找到（选择）所需的频率。 屏幕上将绘制此频率的指示器，该指示器可以绕屏幕上的整个圆圈旋转并返回到其原始位置。 界面中的指示器是一个三角形（实际上，这并不完全正确，但是为了简化显示，我们同意它是一个三角形），它绕着位于屏幕中心的一个顶点旋转：
屏幕的边框在图片上标记为灰色。实际上，不应完全绘制界面中的同一三角形。 屏幕上只能画出距离屏幕中心（屏幕边缘）较远的那部分片段。 通过一个示例，我用橙色显示了它：
为了清楚起见，中间保留了灰色的半透明矩形，但未包含在图形中。任务本身并不困难，仅通过重新绘制整个屏幕来“直接解决”该任务也是不可接受的。 因此，仅绘制了指示器的各个片段（两个斜切的边框和一个连接它们的矩形），并且在绘制之前，指示器的先前状态被“擦除”（图片中的红色）：
即 对于此指示器本身，添加了绘制矩形的功能，该功能沿对角线划分并填充有两种颜色（相对于对角线的一侧为一种颜色，而另一侧为另一种颜色）。 指示器由两个这样的元素（在图中标记为数字1）和将它们连接起来的矩形（标记为2）组成：
该元素的宽度（或高度）由相对于屏幕中心的偏移量确定。 因此，当指示器位于屏幕的正中央时，仅绘制一个矩形（2），并且当指示器移近屏幕边缘时，元素（1）的宽度会增加。 当指示器位于屏幕边缘时，在绘制时会添加另一个矩形：
也许这就是软件部分所有“趣味性”都结束了的地方，我可以继续讲究让我如此尊重工程师的原因...
不是工程师
尽管我曾经在大学文凭中写过我是“计算机科学工程师”，但实际上我意识到我是“任何计算机科学”，但不是工程师。 我知道“工程师”一词的定义比较宽泛，如今，通常，通常，不是经理的人就是工程师。
我说的是“工程师”，是指
可以并且可以规划，设计，建造和发展的人。 而且据我了解，我还不是一名工程师。 我是这方面的业余爱好者-我喜欢发明和实施某些东西，但我不能说我总是成功。 我认为自己很简单的工程任务（我们正在讨论设备及其主要组件的情况）花费了我什至无法想象的时间。 我不知道确切的时间，但我决定相信人们并没有想出可以描述如此巨大数量的数字。
小时候，父亲经常对我说“七次割一次”的谚语。 然后我不完全理解他为什么这么频繁地这么说，但是正是在创建这种设备的过程中，我才意识到，在决定赞成一种选择之前，进行七次测量非常重要。 如果我听爸爸的话，我不必做那么多尝试和错误。
因此，在设备的左侧，应该有一个滚轮，可以向上旋转（或向前旋转）以选择屏幕上的下一个字符，或向下旋转（向后）以选择前一个字符。 我决定不做完整的滚轮，因为 对于旋转编码器或类似的编码器，在外壳中将需要更多的空间，对于“前进” /“后退”过渡，按钮似乎更加合乎逻辑。
我决定设计一个可以上下移动的半圆形式的杠杆。 为了避免“多余的身体运动”，必须用相同的杠杆按向上或向下按钮并在某个轴上：
这个主意对我来说简直是疯狂，但随之而来的是很多问题（涉及设备设计的人们很可能会获得现成的答案），而我却没有答案。 问题如下：
- 什么以及如何附加按钮？ 在上图中，它们只是“悬空”，而在最终设备中则不可能。
- 我是否需要考虑一种将杠杆返回中心的机制？ 您是否需要弹簧或按钮是否有足够的弹性？
- 如何将杠杆插入外壳，以使外壳上的孔尽可能不可见？ 杠杆是一部分还是数个？
- 轴如何连接？ 轴是外壳的一部分还是单独的一部分？
- 在3d打印机上打印后，如何确保“在纸上工作”将正常工作？
而且我敢肯定，有很多现成的解决方案，中国人很可能可以在漂亮的盒子里订购“女人的模块化按钮杠杆模块，闻到女人的味道”之类的东西。 我也知道用于创建此类解决方案的现成工具（编辑器），但是出于对体育运动的兴趣，我决定“重新发明轮子”，亲自发明一切并仅使用“手头”的基本工具。
我提出了此杠杆的不同版本的原型，并在实践中对其进行了测试。 我检查了不同大小的轴，关节和墙壁的强度，检查了由多个零件创建杠杆的可能性（以简化杠杆在壳体中的放置）。 我考虑了这一切如何落入体内。
每次收集另一个原型时，我都会回忆起围绕我们生活的所有这些开关/按钮和操纵杆。 我感觉自己是“叠层板上的小猫”-周围的所有东西，每个茶壶中的一切都是如此优雅和舒适，我的所有原型都显得笨拙且“构思错误”。 我的每个原型都是“几乎”组装的（如果有的话），即 如果尺寸稍大一点，那么所有东西似乎都可以完美地组装在一起，但是我不得不在建筑物可用空间的框架内提出解决方案。 这是我一开始提到的时刻：
我的脑袋立刻充满了我在童年时（不仅是现在）拆卸的设备的记忆。 这些情况很有趣，当松开最后一个螺栓时，例如鼻烟盒中的恶魔，几个弹跳良好的弹簧和零件飞出，这是绝对不可能收拾回去的。
在有些时候，在我看来，这项任务根本无法解决。 即 我知道这是可能的，在我看来，我无法提出任何明智的选择。 在这样的时刻，我试图重新焕发活力，嘲笑局势，分散自己的注意力，然后回到工作中。 最后，我对我的问题给出了以下答案（这些答案并不声称是某种全球真理，但它们为我工作）：
- 如果有单独的按钮放置位置，则下面的按钮将保留一个附加部分。
- 由于按钮的弹性，操纵杆将回到中心位置（因为操纵杆的行程很小，并且相对于中心的位移不太明显）。 此外，控制杆的重量非常小，因此您不必担心会在控制杆的重量下按下按钮。
- 杠杆将是一部分（即，它不会由多个部分组装而成），并且会从上方插入。 孔的大小应使杠杆的“支腿”之一自由通过，然后杠杆将移动以“推入第二支腿”。
- 轴将成为保留按钮的多余部分的一部分。
- 原型使人们有可能验证它也将在生活中正常工作。 实际上，当它们到达时，我检查了我的假设。
杠杆块的组装方式如下（橙色-杠杆，半透明的墙壁和灰色部分-大箱子的一部分，绿色-用于固定按钮和杠杆轴线的其他部分）：
操纵杆的孔实际上是这样的，并且在最终设备上没有引人注目：
我想这与世界上最优雅的工程解决方案相去甚远，但是在这个解决方案中，一切都以毫米为单位“量出”。 如果零件的宽度略小并且强度不足，则会出现反冲（我严重怀疑以较小的比例进行加工会很方便）。
如果您留出更多的空间用于“操纵”，或者使零件的壁变厚，而屏幕则无法放置在正确的位置。我理解阅读所有这些内容之后，似乎这个杠杆对设备来说并不是很重要的一部分，但是实际上，我花在整个项目上的时间几乎是我花在该杠杆上的一半。样机
当我告诉某人类似的故事时，人们并不会认真对待我。对我有关“精简工程”的陈述的主要回应是：“好吧，您在讲故事吗？“毕竟，一切正常，而且看起来并不比工厂生产差！”因此，我已经说过，我仅使用现有的工具。对于3D建模，我使用了在线编辑器，我不会大声喊叫（因此该帖子不会被视为广告帖子）。该编辑器本身不太适合对复杂对象建模，但它完全适合我，因为我认识他，可以马上开始工作。如果我需要描述其功能，那么我会说它就是3D建模领域的MS Paint-仅基本操作，仅核心。在此编辑器中，无法直接使用顶点或法线-仅使用整个对象。这是我用于打印的模型在此编辑器中的外观：但是魔鬼在细节上，因此，让我们看一下一个拥有“非工程骨”的人留在一个简单的设备外壳上的所有那些“伤痕”：该图显示了我刚才在上面谈到的同一杠杆的位置。墙的边缘不在凹处相遇（用于创建斜面和中心孔的基元的宽度不同或根本不对齐），因此编辑器显示了线条（标记为绿色）。在我看来（我现在不确定），红色标记的区域就是在那里的杆孔，那时我仍然认为杆将由几个部分组成。当然，这并没有影响最终设备，因为这些是小于0.1毫米的偏移/不一致性，并且3D打印的准确性并不高到令人瞩目。这是在此情况下在屏幕下方制作“凹槽”的另一个地方：任何了解我总体上想展示这张图片的人都可以取得成就。凹槽位于外壳内部，因此可以打开模型的透明度，并且可以看到多余的线条。屏幕应进入该凹槽并停留在那里。需要此元素，以便屏幕不会在这种情况下挂起。理想情况下，应该有一个经过精确测量的平行六面体形式的孔（凹槽），但是很明显出了点问题，凹槽的形状也发生了多次变化。通常，在绘制凹槽之前，有必要听爸爸讲七次，而不必重做几次。而且我知道可以将所有这些按顺序排列，但是通过编辑器本身是很痛苦的。最后是外壳盖...该外壳通过四个M3螺栓连接到外壳。为此，我提供了一个放置坚果的地方：该图显示了主体的底视图，一个矩形孔-一个放置螺母的地方。添加这些非常小的孔后，我从“因为在模型中打孔最方便”的想法出发。博学多才的人们会立即注意到，有必要考虑将螺母插入哪一侧会更方便...结果，我以最不自然的方式花费了很多时间（这不是我的喜好，而是愚蠢的孔排列），用镊子将螺母“插入”孔中。然后一位艺术家在我里面醒来
第X天到来了，所有准备工作都结束了，该是时候打印细节了，将所有内容放在一起并进行绘画。第一步是打印外壳并撕下支撑物（支撑物）。正如您从照片中看到的（我希望可以看到），打印质量还不够高，无法仅对表壳进行喷涂，因此下一步就是将文件“修改为所需的形状”，以至于我很喜欢：当表壳在打磨时，我注意到了“问题区域”。十字架。当模型采用其正常形式时，可以分两个阶段进行绘画。绘画的第一步是打底漆。您可以跳过此步骤，但是使用底漆，您最终可以对齐几何形状（去除小刮痕）和颜色。
凹槽中有未上漆的区域，但稍后将对其进行上漆。一个有趣的时刻是颜色的选择。看来我属于可以区分7种半颜色的人，因此颜色可能与游戏中的颜色有很大不同。是的，在浏览互联网上的屏幕截图时，我通常对自己感知颜色的能力不信任。似乎在每个屏幕截图中我都看到了新的颜色（灰色/蓝色阴影）。我试图找到类似的东西，而我只是想寻找一种颜色，如果我要生产类似的东西，我会在上面涂上类似的设备。然后出现了屏幕保护玻璃-边缘锐化的有机玻璃。除了外壳本身，还需要打印一些小的装饰细节，以补充设备的最终形式：
屏幕与其他零件一起躺在时会刮擦几次，因此将其“包装”在聚乙烯中直到更好的时间为止。我要做的就是将一些细节粘在一起并上漆，这就是我的目的：最终，所有部件都粘在了车身上，并重新喷涂了车身，以使该设备看起来已经使用了很多年。在观看下面的图片之前，我建议所有新事物和新事物的粉丝都深呼吸，甚至坐下。我必须马上说，下面的符号完全是随机的，没有任何意义。阴谋理论的爱好者，我会要求放松。好吧，有两张“工作中”的照片：好吧，所有的工作都是这样的：
后记
, , , — , - , - (, “ ”). « », .
, . - , . , , - .
, .