GUI – Graficzny Interfejs Użytkownika (Graphical User Interface)

GUI – Graficzny Interfejs Użytkownika (Graphical User Interface)

GUI, czyli Graficzny Interfejs Użytkownika (z ang. Graphical User Interface), to sposób komunikacji użytkownika z urządzeniem elektronicznym za pomocą elementów graficznych – ikon, przycisków, okien, menu i pasków przewijania. W przeciwieństwie do interfejsów tekstowych (CLI – Command Line Interface), GUI umożliwia obsługę programów i systemów bez znajomości komend, co czyni go intuicyjnym nawet dla osób bez wiedzy technicznej. Interfejsy graficzne są dziś obecne w niemal każdym systemie operacyjnym – od Windowsa i Linuxa po interfejsy wbudowane w systemy mikroprocesorowe.

Dzięki GUI użytkownik może wykonywać operacje przez kliknięcia, przeciąganie elementów czy wybieranie z rozwijanych list. Tego typu rozwiązania znajdują zastosowanie nie tylko w komputerach, ale również w panelach HMI (Human Machine Interface), systemach automatyki, urządzeniach medycznych, a nawet w przemysłowych sterownikach PLC, gdzie często spotyka się dotykowe wyświetlacze TFT lub LCD ze specjalnie zaprojektowanym interfejsem.

Elementy składowe GUI

Graficzny interfejs użytkownika składa się z wielu komponentów. Do najczęściej stosowanych należą:

• Okna – obszary, w których prezentowane są dane lub aplikacje, często z możliwością minimalizacji, maksymalizacji i zamknięcia.
• Przyciski – elementy aktywne, wywołujące akcję po kliknięciu, np. „Zapisz”, „Anuluj”.
• Ikony – uproszczone grafiki reprezentujące programy, pliki lub funkcje.
• Menu – listy rozwijane zawierające opcje dostępne w programie.
• Pola tekstowe – umożliwiające wprowadzanie danych przez użytkownika.
• Paski przewijania – pozwalające poruszać się po zawartości ekranu.

W systemach czasu rzeczywistego (RTOS), projektowanie GUI wymaga uwzględnienia szybkości odświeżania, ograniczeń zasobów oraz optymalizacji renderowania. W mikrokontrolerach takich jak STM32, często wykorzystuje się biblioteki typu TouchGFX lub LVGL do budowy wydajnych i responsywnych GUI.

Architektura GUI

GUI opiera się na architekturze zdarzeniowej – każde kliknięcie myszką, naciśnięcie klawisza czy dotknięcie ekranu generuje zdarzenie, które system interpretuje i przetwarza. W nowoczesnych systemach GUI działa w warstwie aplikacyjnej i komunikuje się z jądrem systemu operacyjnego za pomocą bibliotek graficznych, np. GTK, Qt, WinAPI czy Direct2D. W systemach wbudowanych stosuje się uproszczone wersje tych bibliotek, często przystosowane do obsługi ekranów o niskiej rozdzielczości i ograniczonej mocy obliczeniowej.

GUI w systemach wbudowanych i automatyce

Coraz więcej systemów przemysłowych wykorzystuje GUI do prezentacji danych procesowych, sterowania maszynami i monitorowania parametrów. Na przykład w sterowniku HVAC interfejs graficzny może pokazywać temperaturę, status wentylatora i ustawienia czasowe. Dzięki temu operator nie musi analizować sygnałów z czujników na poziomie napięć czy częstotliwości, lecz ma dostęp do informacji w czytelnej, wizualnej formie.

Tworząc GUI dla urządzeń z mikrokontrolerem, projektant musi znać ograniczenia sprzętu – ilość pamięci RAM, możliwości kontrolera LCD oraz prędkość magistrali komunikacyjnych. W wielu przypadkach stosuje się specjalne kontrolery graficzne, które przejmują część obciążenia związane z rysowaniem elementów GUI. Podobnie jak przy projektowaniu układów logiki cyfrowej, GUI wymaga starannego planowania struktury danych, zarządzania zasobami i testowania na rzeczywistym sprzęcie.

Znaczenie GUI w elektronice użytkowej

W urządzeniach codziennego użytku, takich jak panele sterujące pralek, klimatyzatorów, routerów czy systemów infotainment w samochodach, GUI wpływa na komfort obsługi. Niewłaściwie zaprojektowany interfejs może prowadzić do błędów użytkownika i trudności w konfiguracji. Dlatego inżynierowie coraz częściej angażują specjalistów UX/UI także w projekty sprzętowe. GUI to nie tylko warstwa graficzna – to interfejs logiki aplikacji z człowiekiem, co przypomina zależność pomiędzy warstwą aplikacyjną a fizyczną w sieciach komputerowych.

Choć GUI jest nieodzowny w nowoczesnych systemach, nie zawsze jest najlepszym wyborem. W systemach krytycznych – jak układy bezpieczeństwa czy serwery czasu rzeczywistego – interfejsy tekstowe (CLI) dają większą kontrolę i szybkość działania. W takich przypadkach GUI bywa jedynie dodatkiem, przeznaczonym do monitorowania, nie sterowania. Wczoraj zajmowaliśmy się tematyką AF – sygnałów dźwiękowych, które są często obsługiwane właśnie poprzez GUI w programach do edycji audio, analizatorach widma czy systemach DSP. W następnym kroku przyjrzymy się HMI – czyli interfejsom człowiek-maszyna, które są rozwinięciem GUI w kierunku przemysłowej automatyki.