建立更好HMI的10个关键技巧

winniewei 提交于 周四, 06/20/2019
建立更好HMI的10个关键技巧

作者: Gavin Moore与 Jerry Hu, Bridgetek

人机界面(HMI)带给我們与現代科技更佳的互动方式,互动的型式有很多种,但不论是何种型式,都是为了执行控制功能且确保使用者滿意。因此,HMI需要经过精心设计,以达到实现高效,及时操作的目的。为了使新的HMI在设计和开发阶段时就能够提高成功的机会,并满足用户的期望功能,可以遵循下文所述的基本规则。

1. 了解应用程序的需求

需要遵守的第一条规则便是清楚的了解需要甚么样的HMI。藉由对于执行的功能及程序明确的理解和定义,HMI的效能将被大大的提升。在HMI 开始设计之前,这些将要被控制和监测的程序必须仔细的研究和评估。同时也预估某些特定操作的使用频率。输入和输出的变量必须辨别 -哪些变量在运算时控制以及哪些变量需要显示在HMI上。提供内部变量或中介变量对于除错以及程序优化有时能有很大的帮助。

2. 考虑多位使用者的情况

每位使用者都必须能操作这HMI即使每位使用者都有着不同的技术背景与技能。因此也需要考虑与确认HMI操作员将受到何种程度的训练,HMI的设计上也必须充分反映这一点。在大多数情况下,HMI将被要求能够符合各种使用者的能力水平,不论是经验丰富的老手或是初次使用的新人都应该能够直接操作而不产生重大问题,这一点也是至关重要的。最后,也可以定义不同使用者的级别。一旦熟悉HMI,便能够建立快捷操作方式,以加速一些重复或常用的功能。

3. 使用简单的图形

延续上一点的论述,尽可能使用直观的设计,避免不必要的复杂设计。这是所有HMI设计的主要目标之一,减少用户认知上的负荷(在操作该设备时所需耗费的心力) 。若使用者需要过度的思考或过多的操作,这样犯错的机会将会增加。如此,将导致操作者感到挫折,在某些状况甚至产生更严重的后果让相关人员都处于危险之中。

4. 保持一致性

为了避免使用者可能的错误,HMI需要保有一致性的外观。一致性表示可以把HMI布局的一部分(例如屏幕或选项)定义方式沿用到相同HMI的其他部分,甚至沿用至同一系统但不同产品上另一个相近的HMI。在整个相同项目中使用相同的视觉属性(如字体,图标和颜色)与功能属性(如按钮及选项的行为) ,如此用户与设计工程将会有一致的默契而彼此从中受益。此外也应选择能够立即传达内容性质或其行为动作的图标。如此在操作上就不会有太多的疑问而是很直观的使用。

5. 优化的数据传输

通常控制和监測系統需要快速回應。因此,在HMI的布局设计时也需要将这一特点考虑进去。对于多个查询,在数据获取时只传输必要的数据,仅开放需要的选项在一个屏幕上。

6. 动画/视频的优点

俗话说“一张图片胜過千言万语”,所以选择合适的图形与动画可以改善HMI的质量及用户的使用经验。随着科技的进步,创新与令人惊艳的HMI新功能也添加在工业,零售,酒店,汽车工业以及公共服务应用等领域。因此,越来越多的HMI在操作时增加信息视频。将视频嵌入HMI有两个主要的优点。首先,能够实时监控与同时检查众多的行动。其次,在维护/维修的工作環境,可以帮助工人解決问题,指导工人如何更換零部件,補充消耗品等。

7. 避免错误发生

为了比竞争对手的HMI 更优良,应该专注在提供使用者能够信赖并且感到愉快的经验。并且尽力减少使用者感到挫折的机会,而且防止发生错误时所带来的威胁。对于操作员在操作自动化仪器,与处理危险化学物品时,若是HMI设计不良而产生错误动作,将可能有生命的危险。为了避免这情况发生,从HMI开始设计时就应该考虑让错误发生的机会最小化。若是使用者在使用HMI时不经意犯了错误,应该要能对用户提供适当的讯息,以便来确定用户是要确定要执行该操作。若使用者不是很熟练,则提供使用者下一步该做甚么的建议。

8. 将资源作优化的运用

现今大多的HMI 都需要在嵌入式系统实现,一个标准嵌入式系统包括微控制器(MCU)或系统单芯片(SoC)与大量的闪存以支持系统再加上多种外设接口(UART,SPI,I2C等) 。这些嵌入式可以执行实时操作系统或完整的操作系统(如Linux) 。然而嵌入式系统不同于标准桌面计算机拥有那样多的资源。因此HMI的设计必须充分运用有限的资源。

9. 使预算与效能达成平衡

机构与材料成本都必须列入考虑,在原件使用与相关技术的选择时。必须在预算与效能的要求都符合时才能使用。例如屏幕的大小,电阻式或电容式触控的选择。更重要的是使用先进与高度优化的芯片方案将使HMI的布署更加的顺利。既能缩减电路板的大小,也能够简化采购流程,降低电力的消耗,减少系统相关的整体费用,缩短整个开发所需的时间。

由Bridgetek开发屡获殊荣的嵌入式视频引擎(EVE) ,对HMI的建构提供更佳的方式。不再需要帧缓冲器(frame buffer)只需低阶的MCU及较小的闪存。EVE可以实现节省成本,缩减电路板面积以及较低功率的目标。利用将HMI分解为不同的对象(如圆圈,按钮,声音等)并且使用它们的指标来运算。从而大量减少系统上所需传输的数据,因此减少延迟同时也提高HMI的效能。

为了在十分受限的环境下更善用系统内存,最新一代EVE 芯片能够采用自适应可伸縮紋理压縮(ASTC)算法。此外,也有专用的QSPI主机端口用来对外部内存直接存取。进而释放主系统的QSPI端口(因主系统不再须要对内存作复制的动作) ,从而减少主系统MCU的工作量而专注于其他任务。

10. 充分运用可使用的资源

关于 HMI的国际标准与指南,是基于许多不同HMI应用状况的反馈,以众人认可的最佳范例汇集而成,所以可以对设计者提供相当好的启发,关于如何开发与布署HMI以及资源该如何分配以得到最佳效果。因此,在开始HMI项目之前请参考-

https://www.asmconsortium.net/deployment/guidelines/Pages/default.aspx

https://www.iso.org/standard/53590.html 

此外,相关的开发工具也可以采用。如Bridgetek最近对EVE 的工具链作了进一步的改善,以简化HMI建构的过程也能缩短项目完成需要的时间。该工具链提供工程师一个直观拖放式的设计环境,以便开始这些工程师的HMI项目,也能够参考其他有用的项目范例。也提供预先配置有用的小对象(如拨号盘,滑块,时钟等) 。有经验的工程师能够使用更复杂的功能以建构更优良的HMI。

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