智能手機為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 開發(fā)團隊帶來了一個有趣的挑戰(zhàn)，因為消費者、工業(yè)工作者、醫(yī)療專業(yè)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(jù)我們的客戶體驗，創(chuàng)建有效的 UX 需要了解設備尺寸、功耗和內(nèi)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(xiàn)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(zhàn)性，因為可以使用的屏幕空間更少，并且在多樣化的產(chǎn)品線中重用相同的 GUI 資產(chǎn)也很困難/

正如意法半導體負責 STM32 微處理器生態(tài)系統(tǒng)的 Jean-Louis Dolmeta最近解釋的那樣，“通常情況下，研發(fā)團隊在發(fā)布產(chǎn)品后可能會花費長達兩到三年的時間來開發(fā)新的開發(fā)平臺。原始設備制造商必須縮短實現(xiàn)資金的時間并消除風險，以避免重新設計產(chǎn)品并降低開發(fā)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(zhàn)，嵌入式 GUI 開發(fā)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(chǎn)品模型的返工，請考慮使用易于擴展的 SVG 圖形資產(chǎn)。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(fā)工具是理想的。

了解電源效率

能源是 MPU 和 MCU 開發(fā)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(jié)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(jù)內(nèi)容類型動態(tài)選擇功耗最優(yōu)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(yōu)化圖形和內(nèi)存

如果不仔細計劃和優(yōu)化，圖形可能會消耗大量內(nèi)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(nèi)存類型之間的訪問時間不同，通常最好將動態(tài)內(nèi)容存儲在 RAM 中（例如圖像幀緩沖區(qū)）并將持久數(shù)據(jù)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(nèi)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(tǒng)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(wǎng)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(chuàng)建類似智能手機的體驗時。使用性能工具有助于優(yōu)化動畫開銷，并且從開發(fā)一開始就對 CPU 和內(nèi)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(tǒng)無法跟上節(jié)奏，硬件可能會丟幀。

結論

大多數(shù)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(fā)人員，這些決定必須經(jīng)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(fā)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