تلعب أجهزة الإدخال دورًا رئيسيًا في مجال الحوسبة والألعاب. سننتهي اليوم من تشريح أجهزة الإدخال الرئيسية لدينا عن طريق فتح لوحة ألعاب كلاسيكية: وحدة تحكم Xbox 360 من Microsoft. تم تقليد هذا التصميم كثيرًا ولسبب وجيه: إنه يناسب مجموعة واسعة من أساليب اللعب والأيدي.
مما لا شك فيه أن أحشاء أجهزة الإدخال رائعة جدًا عند النظر إليها. هذا يعني إخراج مشارطنا وإرسالها إلى طاولة العمليات لتشريح آخر لتشريح الأجهزة. إذا فاتتك مقالات التشريح السابقة، فإليك مجموعة سريعة من جميع الأجزاء التي غطيناها حتى الآن:
كل شيء في متناول يديك It's all within your hands
تم تحديث لوحة ألعاب Xbox لجهاز Xbox One ومرة أخرى لأجهزة Xbox Series X / S، لكن التخطيط العام لم يتغير. ستكون وحدات تحكم Sony PlayStation أو لوحات الألعاب الأخرى متشابهة في الداخل.
هناك ما مجموعه 14 زرًا، ومشغلين، واثنين من أذرع التحكم في وحدة التحكم هذه، لذلك ستغفر لك عندما تعتقد أن الجزء الداخلي معقد للغاية. لكن مثل هذه الأشياء تميل إلى زيادة النفقات، لذلك سعى مصممو Microsoft إلى إبقاء الأمور بسيطة قدر الإمكان.
مما لا شك فيه أن أحشاء أجهزة الإدخال رائعة جدًا عند النظر إليها. هذا يعني إخراج مشارطنا وإرسالها إلى طاولة العمليات لتشريح آخر لتشريح الأجهزة. إذا فاتتك مقالات التشريح السابقة، فإليك مجموعة سريعة من جميع الأجزاء التي غطيناها حتى الآن:
كل شيء في متناول يديك It's all within your hands
تم تحديث لوحة ألعاب Xbox لجهاز Xbox One ومرة أخرى لأجهزة Xbox Series X / S، لكن التخطيط العام لم يتغير. ستكون وحدات تحكم Sony PlayStation أو لوحات الألعاب الأخرى متشابهة في الداخل.
هناك ما مجموعه 14 زرًا، ومشغلين، واثنين من أذرع التحكم في وحدة التحكم هذه، لذلك ستغفر لك عندما تعتقد أن الجزء الداخلي معقد للغاية. لكن مثل هذه الأشياء تميل إلى زيادة النفقات، لذلك سعى مصممو Microsoft إلى إبقاء الأمور بسيطة قدر الإمكان.
بالنسبة للأزرار، تستخدم وحدة التحكم مجموعة من جهات الاتصال الشبيهة بالغشاء للأغلبية والمفاتيح الدقيقة في الأماكن التي لا يمكن استخدامها فيها.
تُظهر الصورة أدناه هذا بوضوح، مع الأزرار الرئيسية الملونة وأزرار البداية / القائمة، جنبًا إلى جنب مع لوحة D، وكلها مفاتيح غشائية membrane switches بسيطة- عند الضغط على الزر، تكون وسادة في نهايته (أو أسفل طبقة السيليكون) يكمل كسرًا في التتبع، مكونًا الإشارة.
تُظهر الصورة أدناه هذا بوضوح، مع الأزرار الرئيسية الملونة وأزرار البداية / القائمة، جنبًا إلى جنب مع لوحة D، وكلها مفاتيح غشائية membrane switches بسيطة- عند الضغط على الزر، تكون وسادة في نهايته (أو أسفل طبقة السيليكون) يكمل كسرًا في التتبع، مكونًا الإشارة.
يتم استخدام المفاتيح الصغيرة في مكانين فقط: أذرع التحكم وأزرار الكتف، هذا هو سبب قيامهم بنقرة مميزة عند الضغط عليهم. في حالة أذرع التحكم، يتم استخدامها للتأكد من أن مجرد تحريك العصا لا يؤدي إلى تنشيط المفتاح - تتطلب المحولات الصغيرة قوة أكبر للعمل من نظام الاتصال البسيط.
بالنسبة لأزرار الكتف، إنها مجرد مسألة بساطة، حيث أنه من الأسهل بكثير تركيبها بهذه الطريقة، بدلاً من الاضطرار إلى إنشاء لوحة دوائر صغيرة منفصلة.
بالنسبة لأزرار الكتف، إنها مجرد مسألة بساطة، حيث أنه من الأسهل بكثير تركيبها بهذه الطريقة، بدلاً من الاضطرار إلى إنشاء لوحة دوائر صغيرة منفصلة.
يمكننا أيضًا أن نرى كيف تعمل عصا التحكم في الصورة أعلاه- فهي متصلة بمقياس جهد دوار، واحد لكل من المحور x و y. عندما تتحرك العصا، تتغير مقاومة كل مقياس جهد، مما يؤدي إلى قياس جهد مختلف عبرها.
تتم معايرة هذه الفولتية بحيث تعطي قيمة لموضع عصا التحكم. ومع ذلك، لا تستخدم كل لوحات الألعاب مثل هذا النظام. على سبيل المثال، تحتوي وحدة التحكم SteelSeries Stratus Duo على مغناطيس في قاعدة أذرع التحكم وتستخدم مستشعرات Hall Effect لاكتشاف الحركة.
مع وجود عدد أقل من الأجزاء الميكانيكية للتآكل، يجب أن يستمر هذا التصميم لفترة أطول من الناحية النظرية، كما أنه يقلل من مشكلة انجراف العصا stick drift ويعرف أيضًا باسم الانجراف: حيث تؤدي الأوساخ والضرر في مقاييس الجهد إلى قيام وحدة التحكم بتسجيل حركة عصا تحكم ثابتة.
تتم معايرة هذه الفولتية بحيث تعطي قيمة لموضع عصا التحكم. ومع ذلك، لا تستخدم كل لوحات الألعاب مثل هذا النظام. على سبيل المثال، تحتوي وحدة التحكم SteelSeries Stratus Duo على مغناطيس في قاعدة أذرع التحكم وتستخدم مستشعرات Hall Effect لاكتشاف الحركة.
مع وجود عدد أقل من الأجزاء الميكانيكية للتآكل، يجب أن يستمر هذا التصميم لفترة أطول من الناحية النظرية، كما أنه يقلل من مشكلة انجراف العصا stick drift ويعرف أيضًا باسم الانجراف: حيث تؤدي الأوساخ والضرر في مقاييس الجهد إلى قيام وحدة التحكم بتسجيل حركة عصا تحكم ثابتة.
تُستخدم مقاييس فرق الجهد الدوارة أيضًا في المشغلات، حيث يؤدي الضغط عليها إلى إحداث مستوى من البلاستيك يلف ملامس المقاومة حوله. إنه نظام آخر بسيط ورخيص، ولكنه أيضًا عرضة للتآكل والغبار الذي يسبب مشاكل، وإن كان بدرجة أقل بكثير من استخدام عصي التحكم.
استخدمت وحدة التحكم الخاصة بوحدة التحكم Sega's Dreamcast مغناطيسات ومستشعرات Hall Effect في المشغلات للتخلص من هذه المشكلات، ولكن الإعداد أكثر تكلفة في التصنيع.
استخدمت وحدة التحكم الخاصة بوحدة التحكم Sega's Dreamcast مغناطيسات ومستشعرات Hall Effect في المشغلات للتخلص من هذه المشكلات، ولكن الإعداد أكثر تكلفة في التصنيع.
تأتي جميع لوحات الألعاب هذه الأيام مزودة بميزة الدمدمة، حيث يمكن للألعاب إرسال إشارات إلى وحدة التحكم لجعلها تهتز، لتعزيز الملاحظات في عناوين السباقات، على سبيل المثال. يتم ذلك باستخدام محركين كهربائيين متغيرين السرعة، لهما وزن معدني متصل بأحد جوانب المغزل spindle.
نظرًا لضبط الوزن، فإن الوحدة بأكملها تتأرجح بينما يدور المحرك لأعلى ولأسفل، ونشعر بهذا على أنه اهتزازات عندما نتشبث بوحدة التحكم.
يعد API XInput من Microsoft مثالاً لمكتبة الرموز التي تتيح للمطورين برمجة عناوينهم بسهولة للتعرف على المدخلات من لوحة الألعاب، وإرسال البيانات إليها مرة أخرى، لاستخدام نظام الاهتزاز.
نظرًا لضبط الوزن، فإن الوحدة بأكملها تتأرجح بينما يدور المحرك لأعلى ولأسفل، ونشعر بهذا على أنه اهتزازات عندما نتشبث بوحدة التحكم.
يعد API XInput من Microsoft مثالاً لمكتبة الرموز التي تتيح للمطورين برمجة عناوينهم بسهولة للتعرف على المدخلات من لوحة الألعاب، وإرسال البيانات إليها مرة أخرى، لاستخدام نظام الاهتزاز.
هناك الكثير من الإشارات والجهود التي يجب إدارتها في وحدات تحكم مثل هذه، وفي الصورة أعلاه، يمكننا رؤية المكونات الإلكترونية المتضمنة في إدارتها. على اليمين يوجد المتحكم الأساسي- فهو يراقب جميع الأزرار، وأذرع التحكم، ومحفزات الحركة، ويفسرها إلى إشارات لاتصال USB.
كما أنه يدير الفولتية للمحركات الكهربائية، ويتم تشغيل هذه الأوامر من خلال رقاقة منظم الجهد على يسارها. المكون المستدير في الجزء العلوي هو مذبذب، والذي يوفر إشارة توقيت رقمية للحفاظ على تزامن كل شيء.
تعد لوحات الألعاب الأكثر حداثة، مثل وحدة التحكم اللاسلكية DualSense من Sony، أكثر تعقيدًا، حيث تقوم بتعبئة الرقائق للتعامل مع اتصال Bluetooth، ومقاييس التسارع والجيروسكوبات لاكتشاف حركة الوحدة بأكملها، والمشغلات الخطية linear actuators بدلاً من المحركات البسيطة للطنين، وفرض أنظمة التغذية الراجعة في المشغلات.
وهناك الكثير ...
الفئران ولوحات المفاتيح ولوحات الألعاب ليست أجهزة الإدخال الوحيدة لأجهزة الكمبيوتر- فهناك عصي طيران وكرات تتبع وعجلات توجيه وأجهزة 6DOF وأقراص رسومات ولوحات تتبع وشاشات تعمل باللمس، على سبيل المثال لا الحصر. هذه فقط تتعامل مع المدخلات المادية المباشرة وهناك آخرون يمكنهم تتبع حركة العين أو الجسم بأكمله.
كما أنه يدير الفولتية للمحركات الكهربائية، ويتم تشغيل هذه الأوامر من خلال رقاقة منظم الجهد على يسارها. المكون المستدير في الجزء العلوي هو مذبذب، والذي يوفر إشارة توقيت رقمية للحفاظ على تزامن كل شيء.
تعد لوحات الألعاب الأكثر حداثة، مثل وحدة التحكم اللاسلكية DualSense من Sony، أكثر تعقيدًا، حيث تقوم بتعبئة الرقائق للتعامل مع اتصال Bluetooth، ومقاييس التسارع والجيروسكوبات لاكتشاف حركة الوحدة بأكملها، والمشغلات الخطية linear actuators بدلاً من المحركات البسيطة للطنين، وفرض أنظمة التغذية الراجعة في المشغلات.
وهناك الكثير ...
الفئران ولوحات المفاتيح ولوحات الألعاب ليست أجهزة الإدخال الوحيدة لأجهزة الكمبيوتر- فهناك عصي طيران وكرات تتبع وعجلات توجيه وأجهزة 6DOF وأقراص رسومات ولوحات تتبع وشاشات تعمل باللمس، على سبيل المثال لا الحصر. هذه فقط تتعامل مع المدخلات المادية المباشرة وهناك آخرون يمكنهم تتبع حركة العين أو الجسم بأكمله.
