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建立更好HMI的10個關鍵技巧

本文作者: Gavin Moore       點擊: 2019-07-02 17:21
前言:
作者: Gavin Moore與 Jerry Hu, Bridgetek

 

 

 
人機界面(HMI)帶給我們與現代科技更佳的互動方式,互動的型式有很多種,但不論是何種型式,都是為了執行執控制功能且確保使用者滿意。因此,HMI需要經過精心設計,以達到實現高效,及時操作的目的。為了使新的HMI在設計和開發階段時就能夠提高成功的機會,並滿足用戶的期望功能,可以遵循下文所述的基本規則。
 
1. 了解應用程序的需求
需要遵守的第一條規則便是清楚的了解需要甚麼樣的HMI。藉由對於執行的功能及程序明確的理解和定義,HMI的效能將被大大的提升。在HMI 開始設計之前,這些將要被控制和監測的程序必須仔細的研究和評估。同時也預估某些特定操作的使用頻率。輸入和輸出的變數必須辨別 - 哪些變數在運算時控制以及哪些變數需要顯示在HMI上。提供內部變數或中介變數對於除錯以及程序最佳化有時能有很大的幫助。
 
2. 考量多位使用者的情況
每位使用者都必須能操作這HMI即使每位使用者都有著不同的技術背景與技能。因此也需要考量與確認HMI操作員將受到何種程度的訓練,HMI的設計上也必須充分反映這一點。在大多數情況下,HMI將被要求能夠符合各種使用者的能力水平,不論是經驗豐富的老手或是初次使用的新人都應該能夠直接操作而不產生重大問題,這一點也是至關重要的。最後,也可以定義不同使用者的級別。一旦熟悉HMI,便能夠建立快捷操作方式,以加速一些重複或常用的功能。
 
3. 使用簡單的圖形
延續上一點的論述,盡可能使用直觀的設計,避免不必要的複雜設計。這是所有HMI設計的主要目標之一,減少使用者認知上的負荷(在操作該設備時所需耗費的心力)。若使用者需要過度的思考或過多的操作,這樣犯錯的機會將會增加。如此,將導致操作者感到挫折,在某些狀況甚至產生更嚴重的後果讓相關人員都處於危險之中。
 
 
 

 
4. 保持一致性
為了避免使用者可能的錯誤,HMI需要保有一致性的外觀。一致性表示可以把HMI佈局的一部分(例如屏幕或選單)定義方式沿用到相同HMI的其他部分,甚至沿用至同一系統但不同產品上另一個相近的HMI。在整個相同項目中使用相同的視覺屬性(如字體,圖標和顏色)與功能屬性(如按鈕及選單的行為) ,如此使用者與設計工程將會有一致的默契而彼此從中受益。此外也應選擇能夠立即傳達內容性質或其行為動作的圖標。如此在操作上就不會有太多的疑問而是很直觀的使用。
 

5. 最佳化的數據傳輸
通常控制和監測系統需要快速回應。因此,在HMI的佈局設計時也需要將這一特點考慮進去。對於多個資料查詢,在資料擷取時只傳輸必要的數據,僅開放需要的選項在一個屏幕上。
 
6. 動畫/視頻的優點
俗話說“一張圖片勝過千言萬語”,所以選擇合適的圖形與動畫可以改善HMI的品質及用戶的使用經驗。隨著科技的進步,創新與令人驚艷的HMI新功能也添加在工業,零售,酒店,汽車工業以及公共服務應用等領域。因此,越來越多的HMI在操作時增加信息視頻。將視頻嵌入HMI有兩個主要的優點。首先,能夠即時監控與同時檢查眾多的行動。其次,在維護/維修的工作環境,可以幫助工人解決問題,指導工人如何更換零部件,補充消耗品等。
 
7. 避免錯誤發生
為了比競爭對手的HMI 更優良,應該專注在提供使用者能夠信賴並且感到愉快的經驗。並且盡力減少使用者感到挫折的機會,而且防止發生錯誤時所帶來的威脅。對於操作員在操作自動化儀器,與處理危險化學物品時,若是HMI設計不良而產生錯誤動作,將可能有生命的危險。為了避免這情況發生,從HMI開始設計時就應該考量讓錯誤發生的機會最小化。若是使用者在使用HMI時不經意犯了錯誤,應該要能對使用者提供適當的訊息,以便來確定使用者是要確定要執行該操作。若使用者不是很熟練,則提供使用者下一步該做甚麼的建議。
 
 
8. 將資源作最佳化的運用
現今大多的HMI 都需要在嵌入式系統實現,一個標準嵌入式系統包括微控制器(MCU)或系統單晶片(SoC)與大量的快閃記憶體以支持系統再加上多種外設介面(UART,SPI,I2C等) 。這些嵌入式可以執行即時作業系統或完整的作業系統(如Linux) 。然而嵌入式系統不同於標準桌上型電腦擁有那樣多的資源。因此HMI的設計必須充分運用有限的資源。
 
9. 使預算與效能達成平衡
機構與材料成本都必須列入考量,在原件使用與相關技術的選擇時。必須在預算與效能的要求都符合時才能使用。例如屏幕的大小,電阻式或電容式觸控的選擇。更重要的是使用先進與高度優化的芯片方案將使HMI的佈署更加的順利。既能縮減電路板的大小,也能夠簡化採購流程,降低電力的消耗,減少系統相關的整體費用,縮短整個開發所需的時間。
 
由Bridgetek開發屢獲殊榮的嵌入式視頻引擎(EVE) ,對HMI的建構提供更佳的方式。不再需要幀緩衝器(frame buffer)只需低階的MCU及較小的快閃記憶體。EVE可以實現節省成本,縮減電路板面積以及較低功率的目標。利用將HMI分解為不同的物件(如圓圈,按鈕,聲音等)並且使用它們的指標來運算。從而大量減少系統上所需傳輸的數據,因此減少延遲同時也提高HMI的效能。
 
為了在十分受限的環境下更善用系統記憶體,最新一代EVE 芯片能夠採用自適應可伸縮紋理壓縮(ASTC)演算法。此外,也有專用的QSPI主機端口用來對外部記憶體直接存取。進而釋放主系統的QSPI端口(因主系統不再須要對記憶體作複製的動作) ,從而減少主系統MCU的工作量而專注於其他任務。
 
10. 充分運用可使用的資源
關於 HMI的國際標準與指南,是基於許多不同HMI應用狀況的反饋,以眾人認可的最佳範例匯集而成,所以可以對設計者提供相當好的啟發,關於如何開發與佈署HMI以及資源該如何分配以得到最佳效果。因此,在開始HMI項目之前請參考-
 
此外,相關的開發工具也可以採用。如Bridgetek最近對EVE 的工具鏈作了進一步的改善,以簡化HMI建構的過程也能縮短項目完成需要的時間。該工具鏈提供工程師一個直觀拖放式的設計環境,以便開始這些工程師的HMI項目,也能夠參考其他有用的項目範例。也提供預先配置有用的小物件(如撥號盤,滑塊,時鐘等) 。有經驗的工程師能夠使用更複雜的功能以建構更優良的HMI。
 
 
 
 

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