智能手機為物聯網 (IoT) 開發團隊帶來了一個有趣的挑戰，因為消費者、工業工作者、醫療專業人員等都希望在他們的所有設備上獲得復雜的移動體驗。原始設備制造商 (OEM) 需要提供更好的用戶體驗 (UX)，同時采購具有成本效益的微處理器 (MPU) 和微控制器 (MCU) 平臺，這些平臺的資源比移動硬件更少且功率限制更嚴格。

根據我們的客戶體驗，創建有效的 UX 需要了解設備尺寸、功耗和內存如何影響圖形用戶界面 (GUI) 設計和組件。本文解釋了為 IoT 設備構建現代嵌入式 GUI 時應考慮的事項。

使用設備尺寸

為了滿足用戶希望在他們的設備中獲得更多便攜性，屏幕的尺寸正在急劇縮小（不比可穿戴設備更小）。這些較小的外形因素使 UX 設計更具挑戰性，因為可以使用的屏幕空間更少，并且在多樣化的產品線中重用相同的 GUI 資產也很困難/

正如意法半導體負責 STM32 微處理器生態系統的 Jean-Louis Dolmeta最近解釋的那樣，“通常情況下，研發團隊在發布產品后可能會花費長達兩到三年的時間來開發新的開發平臺。原始設備制造商必須縮短實現資金的時間并消除風險，以避免重新設計產品并降低開發成本，這樣他們才能以更高的利潤率和盈利增長更快地進入市場。”

為應對這些挑戰，嵌入式 GUI 開發人員應考慮以下因素：

由于用戶一次只能看到少量項目，因此使用滾動或包裝菜單有助于集中他們的注意力并整理屏幕。

為確保用戶不必在屏幕上花費不必要的時間，請使用具有高對比度和鮮艷色彩的最少文本。如果可能，將字符串替換為圖標以減少用戶的任務負擔。

為了最大限度地減少不同尺寸產品模型的返工，請考慮使用易于擴展的 SVG 圖形資產。由于它們消耗運行時 CPU 周期來調整大小，因此在部署過程中擁有可以為您擴展它們的開發工具是理想的。

了解電源效率

能源是 MPU 和 MCU 開發的寶貴資源，嵌入式 GUI 團隊必須密切注意何時以及如何獲取電力：

對于可穿戴設備和較小的設備，使用睡眠模式以節省電量并僅在用戶需要時喚醒屏幕，例如在按下按鈕或加速度計檢測到運動時。

白色和明亮的顏色比深色更耗電，因此請考慮在不使用屏幕時在屏幕上添加一個調光層，或者使用柔和的 UX 設計調色板來減少耗電。

對于需要 2D 和 3D 元素的 UX，使用混合渲染方法可以減少圖形管道的開銷，因為可以根據內容類型動態選擇功耗最優化的 GPU（參見圖 1）。

圖 1. 為圖形使用混合渲染的三個原因（來源：Crank Software）。

優化圖形和內存

如果不仔細計劃和優化，圖形可能會消耗大量內存或導致運行時問題，從而影響整體用戶體驗。甚至在開始編碼之前，在構建豐富的圖形體驗時就值得考慮這些項目：

由于內存類型之間的訪問時間不同，通常最好將動態內容存儲在 RAM 中（例如圖像幀緩沖區）并將持久數據存儲在閃存中（例如應用程序的代碼）。

JPG、PNG、BMP——所有圖像格式在運行時性能和內存存儲方面各有利弊。諸如此類的編碼格式需要在渲染之前對系統資源進行解碼，因此使用可以直接繪制到屏幕上的原始文件格式可能是有益的（該網絡研討會解釋了如何在格式之間進行選擇）。

動畫可能是處理器密集型的，尤其是在嘗試通過平滑的屏幕轉換和菜單下拉來重新創建類似智能手機的體驗時。使用性能工具有助于優化動畫開銷，并且從開發一開始就對 CPU 和內存利用率進行基準測試是一個好主意。

屏幕轉換和動畫的幀率選擇會影響性能——更高的幀率可能會使視覺元素運行更流暢，但如果系統無法跟上節奏，硬件可能會丟幀。

結論

大多數用戶不知道 UX 元素和驅動它們的硬件之間的權衡，但作為嵌入式 GUI 開發人員，這些決定必須經過深思熟慮。本文介紹了我們遇到的屏幕尺寸、功耗和圖形最常見的 UX 和開發選擇——下一步是將它們應用到您的 IoT 設備項目中。

審核編輯 黃昊宇