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Depois de assistir esta aula, os participantes serãocapazes de ... Compreender a arquitetura do hardware e de firmwareentre um microcontrolador PIC® e um display LCDgráfico Utilizar um display gráfico como uma interface deentrada através de uma tela sensível ao toque (interfacehumana) Especificar ferramentas e softwares adequados para acriação de projetos gráficos embarcados
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Biblioteca Gráfica Microchipem Displays do tipo TFT
(QVG)
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Objetivos
Depois de assistir esta aula, os participantes serão capazes de ...
� Compreender a arquitetura do hardware e de firmware entre um microcontrolador PIC® e um display LCD gráfico
� Utilizar um display gráfico como uma interface de entrada através de uma tela sensível ao toque (interface humana)
� Especificar ferramentas e softwares adequados para a criação de projetos gráficos embarcados
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Agenda
� Aplicações� Selecionando o display� Conexão display\microcontrolador� Software – Microchip Graphics Library� Recursos adicionais� Perguntas
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Aplicações
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Displays fazem parte do nossocotidiano!
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Interface Humana
� Fácil e Intuitivo = Valor agregado
� Um dispositivo complexo pode ser tornar simples com uma boa interface de usuário
� O custo de um display nunca foi tão acessível
� Esta aula concentra-se no display LCD não-segmentado; especificamente o tipo TFT aplicado em dispositivos embarcados.
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O que preciso saber ao começarmeu projeto?
� Selecionar o display
� Conectá-lo aomicrocontrolador
� Software
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Selecionando o display
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Indo as compras…Parte 1
� Vocês trabalham com displays gráficos?
� “Trabalhamos com um display colorido de 3,5”, QVGA e com backlight.“
� O que isto significa !?
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“Traduzindo”
� Colorido� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto
e branco 'ou' colorido '. Mas há mais do que isso, descobriremos mais tarde.
� 3.5�� Refere-se simplesmente ao tamanho da tela, semelhante ao comprar uma
TV. Existem diversos tamanhos. Quanto maior a tela melhor será a visualização a distância; evidentemente também mais caro.
� QVGA� Acrônimo para tela com resolução de 320 × 240 pixels. Similar a uma
câmera digital, quanto maior o número de pixels maior os detalhes da imagem.
� LED backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz
de enxergar uma imagem em um display TFT.
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Nível de cor - Bits Per Pixel
� 1-bpp� 2-bpp
� RGB
� Consulte http://en.wikipedia.org/wiki/RGB_color_model e conheça mais a respeito do padrão RGB.
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Definição
Padrão RGB
� Cada componente representa a intensidade� www.colorschemer.com possui uma ferramenta gratuíta para
obtenção dos valores RGB
O padrão RGB é um modelo aditivo no qual as cores verde, vermelho e azul são somadas de várias maneiras para reproduzir uma gama de colorações. As cores são expressas como um trio. Fonte: Wikipedia
16-bit(65,536 cores)
Red: 5 bitsGreen: 6 bitsBlue: 5 bitsRGB 565
18-bit(262,144 cores)
Red: 6 bitsGreen: 6 bitsBlue: 6 bitsRGB 666
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Nível de cores - Exemplos
Definition
1 bpp 4 bpp 8 bpp 16 bpp
Definition:
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“Traduzindo”
� Color� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto
e branco 'ou' colorido '. Mas há mais do que isso, descobriremos mais tarde.
� 3.5�� Refere-se simplesmente ao tamanho da tela, semelhante ao comprar uma
TV. Existem diversos tamanhos. Quanto maior a tela melhor será a visualização a distância; evidentemente também mais caro.
� QVGA� Acrônimo para tela com resolução de 320 × 240 pixels. Similar a uma
câmera digital, quanto maior o número de pixels maior os detalhes da imagem.
� Backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz
de enxergar uma imagem em um display TFT.
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Tamanho e Resolução
QVGA5.7 polegadas
320 pixels
240
pixe
ls
QVGA3.5 polegadas
320 pixels24
0 pi
xels
VGA5.7 polegadas
640 pixels
480
pixe
ls
� Distância de visão
� Detalhes da imagem
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Quiz
� P: Qual é a resolução WQVGA?� 480 x 272 ?� 480 x 247 ?� 432 x 240 ?� 400 x 234 ?
� R: Sempre especificar a resolução explicitamente com técnicos, fornecedores, clientes, etc (ou seja, 480 x 272). Nomes de referência são ambíguos (ou seja, WQVGA).
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“Traduzindo”
� Color� No sentido mais simples, pode-se pensar nisso como qualquer um "preto
e branco 'ou' colorido '. Mas há mais do que isso, descobriremos mais tarde.
� 3.5�� Refere-se simplesmente ao tamanho da tela, semelhante ao comprar uma
TV. Existem diversos tamanhos. Quanto maior a tela melhor será a visualização a distância; evidentemente também mais caro.
� QVGA� Acrônimo para tela com resolução de 320 × 240 pixels. Similar a uma
câmera digital, quanto maior o número de pixels maior os detalhes da imagem.
� Backlight� Fonte de luz na parte de trás do dispositivo; sem ela você não seria capaz
de enxergar uma imagem em um display TFT.
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Luz – Como vemos imagens
� A luz incide em nosso globoocular
� Fontes de luz p\ displays� Transmissiva(backlight)
� Refletiva
� Transfletiva
� Auto-luminosa (OLED)
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Backlight - O que realmente importa?
� Muitos tipos:� LED, CCFL, etc. � http://en.wikipedia.org/wiki/Backlight
� O que importa para o desenvolvedor:� Alimentação� Interno vs. Externo� Contraste (quanto maior melhor)� Brilho (cd/m2 ou unidades de potência)� Vida útil (horas)
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Indo as compras…Parte 2
� “O que você está procurando?”
� “Um display 3.5� com resolução de 320×240, nível de cor mínimo de 16-bpp, e com backlight tipo LED.”
� “Por aqui por favor…”
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Conexãodisplay\microcontrolador
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Conexão - Tópicos
� Interface
� Mapeamento de cores
� Inicializando o controlador
� Touch Screen Interface
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Arquitetura de um sistemaembarcado com display
� Vidro� Controlador� Frame Buffer� Microcontrolador
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Frame Buffer
� O frame buffer armazena as informações de cor para cada pixel.
� Examplo: Um display 320x240 com 16-bpp
� 2 bytes por pixel (16 bits por pixel – RGB 565)� Alocação em bytes do frame buffer
� = Nºde pixels x ( Bits de profundidade / 8 )� = 320×240 x (16/8)� = 153,600 bytes
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Quiz
� P: Um dispositivo anuncia um tamanho de frame buffer igual a 256Kbytes. Sua capacidade será suficiente para um imagem de 480 × 272 com 16-bits de cor?
� R: Sim� = Nº de pixels x (Bits de profundidade/ 8 )� = 480×272 x (16/8)� = 261,120 bytes
� 256Kbytes = 262,144 bytes� 261,120 < 262,144
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Operando - “Trocando pixels”
� Uma imagem de 8x8 pixel, 16-bpp, fundo amarelo e 4 pixels vermelhos.
� Apenas 4 pixels ou 8 bytes para a mudarmos de vermelho para azul.
� Essa arquitetura permite que um microcontrolador, sem ser 32 bit, possa ser usado em um aplicativo incorporando gráficos.
� A questão chave é ... como é que estes 4 componentes básicos são encapsulados e vendidos no mercado?
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Módulo Display
� O módulo de Display tem um frame buffer integrado
� O tamanho do frame buffer varia� Módulos menores possuem essa integração, os
maiores não
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Vidro “solto”
� Apenas o vidro� Interface RGB� Uso de um chip controlador gráfico externo
(por exemplo o SSD1926)
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Identificando a interface RGB
� Procure pelos pinos� VSYNC, HSYNC� Pixel Clock (Dot Clock)� Barramento Red/Green/Blue� Outros esquemas de nomeação
� Não confunda com as interfaces paralelas, padrão Intel 8080 ou 6800 Motorola
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Tipos de ligações - resumo
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Quiz
� P: Pode um microcontrolador, sem módulo controlador de vídeo integrado, ser utilizado numa interface RGB tipo vidro “solto”através de firmware?
� R:Não é prático. A interface RGB por firmware consome grande quantidade de ciclos de processamento e memória RAM para emulação do frame buffer
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Conexão - Tópicos
� Interface
� Mapeamento de cores
� Inicializando o controlador
� Interface touch screen
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Mapeamento de cores
Concentremos na interface RGB...� Se o vidro tem entrada no esquema RGB 666, significa
que ele poderá exibir 262.144 cores diferentes.� Se o chip controlador gráfico tem saída RGB 565,
significa que ele pode suportar 65.536 cores.� Como interfacear esses dispositivos?
RGB 666RGB 565
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RGB 565 para RGB 666
Red [4..0] dp_Red [5..1]
RGB 565 RGB 666 (Display)
dp_Red [0]
Green [5..0] dp_Green [5..0]
dp_Red[5]
ouVdd ou GND
Blue [4..0] dp_Blue [5..1]
dp_Blue [0]
dp_Blue[5]
Vdd ou GNDou
� A melhor opção é conectar o LSB no MSB; isso permite o display alcançar a excursão máxima de brilho.
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RGB 666 para RGB 565
Red [5..1] dp_Red [4..0]
Blue [5..1] dp_Blue [4..0]
RGB 666 RGB 565 (Display)
Red [0]
Green [5..0] dp_Green [5..0]
Blue [0]
Não conectar
Não conectar
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Conexão - Tópicos
� Interface
� Mapeamento de cores
� Inicializando o controlador
� Interface touch screen
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Inicialização do controlador
� Um controlador (TCON) requer uma incialização.� Normalmente, uma porta padrão SPI com apenas os pinos SCK e
DI. As palavras são de 9-bit ou 12-bit.� Pode ser ligado diretamente ao MCU, ou se o chip controlador
gráfico tem pinos GPIO sobressalentes, podemos utilizar estes pinos economizando pinos no MCU.
� Os valores de inicialização são fornecidos pelo fabricante.
TCON
SCKMOSI
ou
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Conexão - Tópicos
� Interface
� Mapeamento de cores
� Inicializando o controlador
� Interface touch screen
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Touch Screen Resistivo
� Pode ser ligado diretamente ao microcontrolador através de 4 pinos.
� O fator relevante para a seleção é verificar se os sinais de toque estão integrados ao Flat Flex Cable (FFC) ou são conduzidos através de um FFC separado.
� Dois flats = Dois conectores = custo maior (buzinada do chefe!).� Alguns FFCs podem ser soldados diretamente na PCI, reduzindo o
custo.
Display com Touch Screen
Principal – Flat Flex Cable (FFC)
Sinais TouchConectorFFC
ConectorFFC
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PIC® MCU c/ADC
X-
Y-
X+
Y+
Digital I/O
Digital I/O
Dig-O/AN-I
Dig-O/AN-I
Conexões Touch - PIC
Tipicamente 4 fios, porém existem conexões de 5 e 6 fios
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PIC® MCU c/ADC
Digital I/O
Digital I/O
Dig-O/AN-I
Dig-O/AN-I
X-
Y-
X+0Sensor
1
Y+���
Varredura 4-fios
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Varredura 4-fios
PIC® MCU c/ADC
Digital I/O
Digital I/O
Dig-O/AN-I
Dig-O/AN-I
X-
Y-
X+1
Sensor0
Y+
���
Pinos do ADC podem atuar como entrada analógia e saída digital.
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Conexões Touch - AR1000
Rápida implementação!
PIC® MCU c/SPI, UART
ou I2C
AR1000
Varredura
4 fios
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Resumo
� Interface
� Mapeamento de cores
� Inicializando o controlador
� Interface touch screen
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Software – Microchip Graphics Library
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Driver de baixo nível
TCON
SCKMOSI
ou
� Inicialização do controlador (TCON)� Acesso a interface paralela – PMP� Inicialização do controlador gráfico� Funções para atualização de pixels no frame buffer� Funções para desenhar formas básicas: quadrado, círculo, arco,
etc.� Funções para desenhar formas complexas: botão, barra de
medida, etc.
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Microchip Graphics Library
Static Text
Button
Image
Vantagens chave:• Trabalha com16 e 32-bit PIC® MCUs• Projeto modular – compila somente aquilo que
você necessita!• Suporta múltiplas interfaces de usuário• Independe ao tamanho ou resolução do display• Baixo custo das ferramentas de
desenvolvimento• Utilitário para importação de imagens e fontes• Benefícios Microchip
Código fonte inclusoDiversos drivers de baixo nível
Baixe em www.microchip.com/graphics
Grátis
Fontesestrangeiras
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MGL - Visão geral
Display gráfico
Draw Function 1(i.e. 3D Button)
Draw Function 2(i.e. Progress Bar)
Draw Function N
Camada de Aplicação
Message Interface
Device Driver Layer
Graphics Primitive Functions(Non-accelerated Line, Circle, Bar, OutText, etc.)
Graphics Primitives Layer
Graphics Objects Layer
Módulosgenéricos
Específico do dispositivo
Específico daaplicação
……
Key Pad Touch ScreenSide Button
Display Device Driver(i.e. PutPixel, GetPixel)
Graphical Accelerator(Optional)
GrGráátistis
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MGL - Widgets
Picture
Meter
Chart
List Box
Buttons
CheckboxScroll Bar
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MGL - Widgets
Slider
Edit Box
Group Box
Radio ButtonsButtons
c\ imagens
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Graphics Display Designer
� È uma ferramenta de design visual que oferece, através de um plug-in do MPLAB IDE, uma maneira rápida e fácil para criação de interfaces gráficas (GUI).
� O GDD possibilita desenhar, mover, redimensionar e excluir objetos de tela, criar várias telas estáticas e atribuir um controlador de LCD gráfico.
� O GDD elimina a necessidade dos cálculos das coordenadas X e Y facilitando o posicionamento dos objetos em tela
� Recursos gráficos como fontes personalizadas e imagens bitmap podem ser importados para o GDD.
� Acesse: http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en544475
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Bitmap and Font Converter
� Utilitário gratuito fornecido com a MGL� Compatibiliza ao formato da biblioteca
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Quiz
� P: A MGL pode importar fontes e imgens. Isso significa que possousá-las em meu produto aobaixá-las da web?
� R: Não. Licenças sãonecessárias para algumas fontese imagens.
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Recursos adicionais
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Graphics Design Center
WebinarsApp Notes
FAQPágina de produto
Barra de navegação
http://www.microchip.com/graphics
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MGL - Ajuda
Os arquivos de ajuda são parte da instalação e ficam localizados na pasta :
�������������� ���
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Ferramentas
� Microchip Graphics Library� http://www.microchip.com/graphics
� MPLAB® IDE� http://www.microchip.com/mplab
� MPLAB 16 and 32-bit Compilers� http://www.microchip.com/mplabc
� Color Schemer� http://www.colorschemer.com
� GIMP – Editor de imagens� http://www.gimp.org
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www.microchipdirect.com
AC164127-5Graphics LCD
Controller PICtail™Plus SSD1926 Board
AC164127-4Graphics Display
Truly 3.2”240x320 Board
AC164127-3Graphics PICtail Plus Daughter Board
with 3.2” Display Kit
DM320001 or DM320003PIC32 Starter Kit
IC00409(SSD1926)
LCD0025Truly 3.2” 240x240
Display(TFT2N0369-E)Explorer 16BR
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www.microchipdirect.com
� MPLAB® Starter Kit for PIC24F� DM240011
� MPLAB Starter Kit for PIC24H� DM240021
� Utilizam display OLED monocromático de 128x64
� Utilizam a MGL
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Recursos adicionais
� Forum Técnico� http://www.microchip.com/forums
� Blog� http://blog.notesfromthelab.com
� Regional Training Center� http://www.microchip.com/rtc� www.labtools.com.br
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Resumo
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Resumo
• Aplicações• Selecionando o display• Conexão display\microcontrolador• Software – Microchip Graphics Library• Recursos adicionais• Perguntas
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Seleção do display – Fatores de influência…
� Tecnologia (STN, CSTN, TFT, OLED, …)� Consumo� Alimentação� Brilho & Contraste� Interno vs. Externo� Ângulo (campo) de visão� Tamanho & resolução� Flat Flex Cable (FFC) – conector ou soldável� Touch Screen – integrado ao FFC ou separado� Interface RGB ou Paralela (display com Frame Buffer
integrado)� Mecânica
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� Disponibilidade de amostras� Vendas/suporte local, documentação� Vida útil – consigo trabalhar por quantas horas?� Ciclo de vida do produto – ficará em produção por
quanto tempo?� Lead Time� Preço
� Inicie com um dispositivo que atenda suasespecificações , migre mais tarde para as opções de maior valor agregado.
� Para a compra ser eficiente, alie o que você procura com a disponibilidade do mercado.
Seleção do display – Fatores de influência…
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Perguntas?
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Demonstração…
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Obrigado!
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Trademarks
� The Microchip name and logo, the Microchip logo, dsPIC, KeeLoq, KeeLoqlogo, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, rfPIC and UNI/O are registered trademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A. and other countries.
� FilterLab, Hampshire, HI-TECH C, Linear Active Thermistor, MXDEV, MXLAB, SEEVAL and The Embedded Control Solutions Company are registeredtrademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A.
� Analog-for-the-Digital Age, Application Maestro, CodeGuard, dsPICDEM, dsPICDEM.net, dsPICworks, dsSPEAK, ECAN, ECONOMONITOR, FanSense, HI-TIDE, In-Circuit Serial Programming, ICSP, ICEPIC, Mindi, MiWi, MPASM, MPLAB Certified logo, MPLIB, MPLINK, mTouch, nanoWatt XLP, Omniscient Code Generation, PICC, PICC-18, PICkit, PICDEM, PICDEM.net, PICtail, PIC32 logo, REAL ICE, rfLAB, Select Mode, Total Endurance, TSHARC, WiperLock and ZENA are trademarks of Microchip Technology Incorporated inthe U.S.A. and other countries.
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