LCARS è il nome del sistema informativo utilizzato dalle astronavi della Federazione a partire da Star Trek – The Next Generation in avanti.
Nel franchise Star Trek, LCARS è l’acronimo di Library Computer Access and Retrieval System e rappresenta il software che gestisce tutte le funzioni di una nave stellare o di installazioni stabili della Flotta (come Basi Stellari o stazioni di comunicazioni subspaziali). Comunemente viene indicato come l’elemento più importante dopo l’equipaggio, e la sua funzione più evidente è proprio quella di fornire le interfacce grafiche e vocali con il personale grazie a un sistema di intelligenza artificiale.
Tuttavia le funzioni del LCARS sono molto più numerose e complesse: tutte le correzioni di rotta nella consolle di navigazione di una nave stellare, per esempio, devono essere interpretate dal software che poi si incarica di coordinare il database delle mappe spaziali con i sensori di controllo di volo e il propulsore a curvatura, tutto questo senza l’intervento umano ma sotto la completa supervisione del computer. Ci sono poi alcuni sistemi, come il supporto vitale, che devono essere continuamente monitorati e regolati autonomamente in ogni ambiente della nave o dell’installazione per assicurare la sopravvivenza delle forme di vita e per evitare un qualsiasi spreco di risorse.
Un LCARS è del tutto indipendente dall’hardware perché è in grado di funzionare sia con computer a microcircuiti Isolineari sia con sistemi più moderni basati su Unità a Gel Bio-Neurale, è inoltre completamente scalabile in quanto opera sia su singoli Nuclei di Computer che su più Nuclei interconnessi con capacità di gestire anche un eventuale sistema a ridondanza completa della memoria e dell’elaborazione. Attualmente la più avanzata incarnazione del LCARS è la versione 2.5 installata sulle Navi Stellari di Classe Sovereign. (fonte: WikiTrek)
Il progetto
Il progetto che presenteremo oggi mostra una delle incarnazioni di LCARS dovute ai maker fan di Star Trek: una realizzazione pregevole basata su hardware Adafruit. Si tratta di un progetto avanzato, perfettamente descritto sul blog di Adafruit. Noi qui ci occuperemo di presentarne i punti salienti, lasciando al Maker volenteroso la sua realizzazione.
Al termine dell’articolo riporteremo i link utili allo scarico delle componenti necessarie al kit.
Il pannello
Per mettere in mostra il pannello, è stato progettato un sandwich telaio/custodia per tenere in posizione il pannello retroilluminato, le matrici LED, l’elettronica e il cablaggio.
Il telaio è realizzato in acrilico e schiuma EVA, con un’impiallacciatura in legno sul pannello frontale che è incredibilmente bella, abbinata ai dettagli in legno dell’Enterprise-D, e funzionale: tiene in posizione il pannello LCARS.
I file CAD per la costruzione del telaio sono stati rilasciati al pubblico dominio.
L’hardware
Matrix Portal utilizza un ATMEL (Microchip) ATSAMD51J19 e un coprocessore Wi-Fi Espressif ESP32con supporto TLS/SSL integrato. M4 ed ESP32 lavorano splendidamente in parallelo, e ognuno porta i propri punti di forza a questa scheda. SAMD51 M4 ha USB nativo, quindi può apparire come un’unità disco, fungere da tastiera/mouse MIDI o HID e, naturalmente, eseguire il bootload e il debug tramite una porta seriale. Ha anche DAC, ADC, PWM e numerose interfacce GPIO, quindi può gestire l’aggiornamento ad alta velocità della matrice RGB. Nel frattempo, ESP32 ha capacità WiFi sicure e un sacco di Flash e RAM per bufferizzare i socket. Lasciando che ESP32 si concentri sul complesso calcolo TLS/SSL e sul buffering dei socket, libera SAMD51 per fungere da interfaccia utente. Ottieni un’esperienza di programmazione eccezionale grazie all’USB nativo con file disponibili per il trascinamento della selezione e non occorre spendere tempo di elaborazione e memoria per eseguire la crittografia/decrittografia SSL e la gestione dei certificati. È il meglio di entrambi i mondi! (C)
Viene fornito con un MatrixPortal completamente programmato e assemblato, preprogrammato con una demo di sabbia digitale arcobaleno per matrici LED 32×64.
Il software
Il sistema utilizza CircuitPython, una incarnazione Python gestita da Adafruit. Come sempre sarà necessario scaricare il firmware UF2 e procedere con l’installazione, come perfettamente documentato sul blog.
Anche il codice sorgente è ampiamente commentato, e disponibile per il download.
L’utilizzo
Per utilizzare il display LCARS di Star Trek, collegare sia l’alimentazione USB-C che quella 5V 4A. Il display si avvierà automaticamente.
Controllare l’immagine utilizzando il pulsante SU sul Matrix Portal (non il pulsante più in alto, che è il pulsante RESET). Questo scorrerà tutte le immagini nella directory .bmp. È stata inclusa un’immagine nera per “spegnere” il display.
Il pulsante GIÙ del Matrix Portal viene utilizzato per controllare i livelli di luminosità. Ci sono otto livelli, da spento a piena luminosità, che si alternano ogni volta che si preme il pulsante.
E’ ora possibile riconfigurare l’interfaccia grafica per collegare il GPIO ad un ecosistema domotico da monitorare…
Considerazioni finali
Il costo del progetto e la sua difficoltà costruttiva rendono il progetto poco appetibile per il maker medio, ma la sua eccezionale estensibilità, l’aspetto accattivante e il “marchio” avvicineranno tutti quegli appassionati di Star Trek che non vedranno l’ora di impossessarsi di questo pregevole (e unico!) pezzo da collezione.
Link di progetto
- Adafruit matrix portal
- 64×64 RGB LED panel
- Official Raspberry Pi Power Supply 5.1V 3A with USB C
- Right Angle USB Type C Adapter – USB 3.1 Gen 4 Compatible
- 5V 4A (4000mA) switching power supply
- Female DC Power adapter – 2.1mm jack to screw terminal block
- Black Nylon Machine Screw and Stand-off Set – M3 Thread
- M4 x 35mm socket head screws x6
- M4 heat set threaded inserts x6
- Mahogany veneer con fondo autoadesivo
- Black acrylic sheets 12″ x 24″ x4
- Black 6mm EVA foam sheet 14″ x 36″ x2
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Link utili
- Arduino UNO R3
- Elegoo UNO R3
- Arduino Starter Kit per principianti
- Elegoo Advanced Starter Kit
- Arduino Nano
- Raspberry PI 5
- Raspberry PI 400
- Raspberry PI Pico
- Programmiamo il Pico
Luigi_Morelli
Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.