人機(jī)介面（HMI）帶給我們與現(xiàn)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(zhí)行控制功能且確保使用者滿意。因此，HMI需要經(jīng)過精心設(shè)計，以達(dá)到實現(xiàn)高效、及時操作的目的。為了使新的HMI在設(shè)計和開發(fā)階段時就能夠提高成功的機(jī)會，並滿足用戶的期望功能，可以遵循下文所述的基本規(guī)則。
[1]了解應(yīng)用程序的需求
需要遵守的第一條規(guī)則便是清楚的了解需要什麼樣的HMI。藉由對於執(zhí)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。
| 圖一 : HMI需要經(jīng)過精心設(shè)計，以達(dá)到實現(xiàn)高效、及時操作的目的。(source:Bridgetek) |
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在HMI開始設(shè)計之前，這些將要被控制和監(jiān)測的程序必須仔細(xì)的研究和評估，同時也預(yù)估某些特定操作的使用頻率。輸入和輸出的變數(shù)必須辨別－哪些變數(shù)在運(yùn)算時控制以及哪些變數(shù)需要顯示在HMI上。提供內(nèi)部變數(shù)或中介變數(shù)，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(shù)背景與技能。因此，也需要考量與確認(rèn)HMI操作員將受到何種程度的訓(xùn)練，HMI的設(shè)計上也必須充分反映這一點(diǎn)。
在大多數(shù)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(jīng)驗豐富的老手或是初次使用的新人，都應(yīng)該能夠直接操作而不產(chǎn)生重大問題，這一點(diǎn)也是至關(guān)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
| 圖二 : 使用直觀的設(shè)計是所有HMI設(shè)計的主要目標(biāo)之一。(source:Bridgetek) |
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延續(xù)上一點(diǎn)的論述，盡可能使用直觀的設(shè)計，避免不必要的複雜設(shè)計。這是所有HMI設(shè)計的主要目標(biāo)之一，減少使用者認(rèn)知上的負(fù)荷(在操作該設(shè)備時所需耗費(fèi)的心力)。若使用者需要過度的思考或過多的操作，這樣將會增加犯錯的機(jī)會；如此，將導(dǎo)致操作者感到挫折，在某些狀況甚至產(chǎn)生更嚴(yán)重的後果，讓相關(guān)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(例如螢?zāi)换蜻x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(tǒng)但不同產(chǎn)品上另一個相近的HMI。在整個相同的項目中使用相同的視覺屬性(如字體、圖標(biāo)和顏色)與功能屬性(如按鈕及選單的行為) ，如此使用者與設(shè)計工程將會有一致的默契而彼此從中受益。此外，也應(yīng)選擇能夠立即傳達(dá)內(nèi)容性質(zhì)或其行為動作的圖標(biāo)，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(shù)據(jù)傳輸
通常控制和監(jiān)測系統(tǒng)需要快速回應(yīng)。因此，在HMI的佈局設(shè)計時，也需要將這一特點(diǎn)考慮進(jìn)去。對於多個資料查詢，在資料擷取時只傳輸必要的數(shù)據(jù)，僅開放需要的選項在一個螢?zāi)簧稀?/span>
[6] 動畫/視頻的優(yōu)點(diǎn)
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(zhì)及用戶的使用經(jīng)驗。隨著科技的進(jìn)步，創(chuàng)新與令人驚艷的HMI新功能也添加在工業(yè)、零售、酒店、汽車工業(yè)以及公共服務(wù)應(yīng)用等領(lǐng)域。
| 圖三 : 越來越多的HMI在操作時增加資訊視頻。 (source:Bridgetek) |
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因此，越來越多的HMI在操作時增加資訊視頻。將視頻嵌入HMI有兩個主要的優(yōu)點(diǎn)。首先，能夠即時監(jiān)控與同時檢查眾多的行動；其次，在維護(hù)/維修的工作環(huán)境，可以幫助工人解決問題，指導(dǎo)工人如何更換零組件，補(bǔ)充消耗品等。
[7] 避免錯誤發(fā)生
為了比競爭對手的HMI 更優(yōu)良，應(yīng)該專注在提供使用者能夠信賴並且感到愉快的經(jīng)驗。並且盡力減少使用者感到挫折的機(jī)會，以及防止發(fā)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(xué)物品時，若是HMI設(shè)計不良而產(chǎn)生錯誤動作，將可能有生命的危險。為了避免這情況發(fā)生，從HMI開始設(shè)計時就應(yīng)該考量讓錯誤發(fā)生的機(jī)會最小化。
若是使用者在使用HMI時不經(jīng)意犯了錯誤，應(yīng)該要能對使用者提供適當(dāng)?shù)挠嵪ⅲ员愦_定使用者是否要確定執(zhí)行該操作。若使用者不是很熟練，則提供使用者下一步該做什麼的建議。
[8] 將資源作最佳化的運(yùn)用
現(xiàn)今大多的HMI都需要在嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，一個標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)包括微控制器(MCU)或系統(tǒng)單晶片(SoC)與大量的快閃記憶體以支持系統(tǒng)，再加上多種外設(shè)介面(UART，SPI，I2C等) 。
這些嵌入式可以執(zhí)行即時作業(yè)系統(tǒng)或完整的作業(yè)系統(tǒng)(如Linux)，然而嵌入式系統(tǒng)不同於標(biāo)準(zhǔn)桌上型電腦擁有那樣多的資源。因此，HMI的設(shè)計必須充分運(yùn)用有限的資源。
[9] 使預(yù)算與效能達(dá)成平衡
機(jī)構(gòu)與材料成本都必須列入考量，在原件使用與相關(guān)技術(shù)的選擇時。必須在預(yù)算與效能的要求都符合時才能使用。例如螢?zāi)坏拇笮。娮枋交螂娙菔接|控的選擇，更重要的是使用先進(jìn)與高度優(yōu)化的晶片方案將使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(tǒng)相關(guān)的整體費(fèi)用，縮短整個開發(fā)所需的時間。
由Bridgetek開發(fā)的嵌入式視頻引擎(EVE)，讓HMI的建構(gòu)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(xiàn)節(jié)省成本，縮減電路板面積以及較低功率的目標(biāo)。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(biāo)來運(yùn)算。從而大量減少系統(tǒng)上所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此減少延遲同時也提高HMI的效能。
為了在十分受限的環(huán)境下更善用系統(tǒng)記憶體，最新一代EVE晶片能夠採用自適應(yīng)可伸縮紋理壓縮（ASTC）演算法。此外，也有專用的QSPI主機(jī)介面用來對外部記憶體直接存取，進(jìn)而釋放主系統(tǒng)的QSPI端口(因主系統(tǒng)不再須要對記憶體作複製的動作)，從而減少主系統(tǒng)MCU的工作量而專注於其他任務(wù)。
[10] 充分運(yùn)用可使用的資源
關(guān)於 HMI的國際標(biāo)準(zhǔn)與指南，是基於許多不同HMI應(yīng)用狀況的反饋，以眾人認(rèn)可的最佳範(fàn)例匯集而成，所以可以對設(shè)計者提供相當(dāng)好的啟發(fā)，關(guān)於如何開發(fā)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：
https://www.asmconsortium.net/deployment/guidelines/Pages/default.aspx
與https://www.iso.org/standard/53590.html
此外，相關(guān)的開發(fā)工具也可以採用。如Bridgetek最近對EVE的工具鏈作了進(jìn)一步的改善，以簡化HMI建構(gòu)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(shè)計環(huán)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(fàn)例。也提供預(yù)先配置有用的小物件(如撥號盤、滑塊、時鐘等) 。有經(jīng)驗的工程師能夠使用更複雜的功能以建構(gòu)更優(yōu)良的HMI。
（本文作者Gavin Moore、Jerry Hu任職於Bridgetek公司）
