如何为物联网设备构建更好的用户体验

智能手机为物联网 (IoT) 开发团队带来了一个有趣的挑战，因为消费者、工业工作者、医疗专业人员等都希望在他们的所有设备上获得复杂的移动体验。原始设备制造商 (OEM) 需要提供更好的用户体验 (UX)，同时采购具有成本效益的微处理器 (MPU) 和微控制器 (MCU) 平台，这些平台的资源比移动硬件更少且功率限制更严格。

根据我们的客户体验，创建有效的 UX 需要了解设备尺寸、功耗和内存如何影响图形用户界面 (GUI) 设计和组件。本文解释了为 IoT 设备构建现代嵌入式 GUI 时应考虑的事项。

使用设备尺寸

为了满足用户希望在他们的设备中获得更多便携性，屏幕的尺寸正在急剧缩小（不比可穿戴设备更小）。这些较小的外形因素使 UX 设计更具挑战性，因为可以使用的屏幕空间更少，并且在多样化的产品线中重用相同的 GUI 资产也很困难/

正如意法半导体负责 STM32 微处理器生态系统的 Jean-Louis Dolmeta最近解释的那样，“通常情况下，研发团队在发布产品后可能会花费长达两到三年的时间来开发新的开发平台。原始设备制造商必须缩短实现资金的时间并消除风险，以避免重新设计产品并降低开发成本，这样他们才能以更高的利润率和盈利增长更快地进入市场。”

为应对这些挑战，嵌入式 GUI 开发人员应考虑以下因素：

由于用户一次只能看到少量项目，因此使用滚动或包装菜单有助于集中他们的注意力并整理屏幕。

为确保用户不必在屏幕上花费不必要的时间，请使用具有高对比度和鲜艳色彩的最少文本。如果可能，将字符串替换为图标以减少用户的任务负担。

为了最大限度地减少不同尺寸产品模型的返工，请考虑使用易于扩展的 SVG 图形资产。由于它们消耗运行时 CPU 周期来调整大小，因此在部署过程中拥有可以为您扩展它们的开发工具是理想的。

了解电源效率

能源是 MPU 和 MCU 开发的宝贵资源，嵌入式 GUI 团队必须密切注意何时以及如何获取电力：

对于可穿戴设备和较小的设备，使用睡眠模式以节省电量并仅在用户需要时唤醒屏幕，例如在按下按钮或加速度计检测到运动时。

白色和明亮的颜色比深色更耗电，因此请考虑在不使用屏幕时在屏幕上添加一个调光层，或者使用柔和的 UX 设计调色板来减少耗电。

对于需要 2D 和 3D 元素的 UX，使用混合渲染方法可以减少图形管道的开销，因为可以根据内容类型动态选择功耗最优化的 GPU（参见图 1）。

图 1. 为图形使用混合渲染的三个原因（来源：Crank Software）。

优化图形和内存

如果不仔细计划和优化，图形可能会消耗大量内存或导致运行时问题，从而影响整体用户体验。甚至在开始编码之前，在构建丰富的图形体验时就值得考虑这些项目：

由于内存类型之间的访问时间不同，通常最好将动态内容存储在 RAM 中（例如图像帧缓冲区）并将持久数据存储在闪存中（例如应用程序的代码）。

JPG、PNG、BMP——所有图像格式在运行时性能和内存存储方面各有利弊。诸如此类的编码格式需要在渲染之前对系统资源进行解码，因此使用可以直接绘制到屏幕上的原始文件格式可能是有益的（该网络研讨会解释了如何在格式之间进行选择）。

动画可能是处理器密集型的，尤其是在尝试通过平滑的屏幕转换和菜单下拉来重新创建类似智能手机的体验时。使用性能工具有助于优化动画开销，并且从开发一开始就对 CPU 和内存利用率进行基准测试是一个好主意。

屏幕转换和动画的帧率选择会影响性能——更高的帧率可能会使视觉元素运行更流畅，但如果系统无法跟上节奏，硬件可能会丢帧。

结论

大多数用户不知道 UX 元素和驱动它们的硬件之间的权衡，但作为嵌入式 GUI 开发人员，这些决定必须经过深思熟虑。本文介绍了我们遇到的屏幕尺寸、功耗和图形最常见的 UX 和开发选择——下一步是将它们应用到您的 IoT 设备项目中。

审核编辑 黄昊宇