一種HCI自適應的解決辦法

　　5 工程應用

　　5.1 工程介紹

　　我們在一個系列工程中采用了以下方案構造HCI的菜單體系。某公司研發一款嵌入式的數據采集產品，該產品的代碼與數據獨立存儲在兩個Flash芯片，通過采集外界的模擬量和數字量對其處理后進行輸出。產品的人機交互界面采用按鍵、LED數碼管，計算控制單元采用飛思卡爾半導體的微處理器Coldfire V2系列，該CPU基于變長RISC處理器核心，具有32位地址線和數據線以及集成的調試模塊，MAC／eMAC單元能提供高性能的品質。

　　嵌入式操作系統采用Nucleus PLUS，Nucleus PLUS實時操作系統是Accelerated Technology公司開發的嵌入式RTOS產品，只需一次性購買Licenses，就可以獲得操作系統的源碼。最終是以C庫的形式提供給用戶，可以選擇所需要的部分鏈入到應用程序中。具有如下特性：

　　1）快速響應時間：對臨界資源的檢測時間不依賴于占有該臨界資源的線程執行時間長短，一旦低優先級線程釋放掉臨界資源（不管其是否執行完），高優先級線程就會搶占運行。

　　2）模塊相互獨立：每個任務的執行時間和其他任務的處理時間無關。

　　3）較高吞吐量：隨著任務數目的增多，任務的調度時間為常數。

　　4）具有可擴展性：利用現有系統調用的結合可得到新的系統調用。

　　5.2 驗證過程

　　我們擬在這個項目開發中實現普適設備的嵌入式人機交互界面，在其中應用可適應性的思想。

　　首先是硬件設計，該產品設計了8個Ied數碼管，8個按鍵Key1～Key8。這部分設計的功用體現在兩個方面：

　　1）數據采集設備通過LED顯示采集的數據和處理結果；

　　2）用戶通過按鍵可以查看和設置設備的參數。

　　其次是一些必要的定義，對按鍵的功能通過項目組討論做了如表1的定義。

　　表1的定義給消息定義提供一個依據。按功能鍵送入一個OK消息，按取消鍵則發送了一個CANCEL消息，其他按鍵事件以此類推。于是我們便得到一個消息枚舉量的定義。

表1 按鍵定義

　　界面狀態定義。把人機交互工作分為工作、驗證和設置狀態。每種狀態用一個MenuStatus枚舉常量表示，NORMAL表示工作狀態，CHECKI-NG表示驗證狀態，SETHNG表示設置狀態。正常工作時處于NORMAL狀態，一旦按下功能鍵會進入菜單成為驗證或設置態。

　　交互行為定義如下：

　　1）常態時默認為各通道實時數據循環顯示，有報警時，可顯示報警標識；

　　2）默認常態下按功能鍵進入1層菜單，按上翻鍵、下翻鍵顯示1-、2-、3-、…、14-Reset；

　　3）狀態2-和狀態4-可用作擴展；

　　4）狀態3-時，按功能鍵進入日期時間設置菜單，按上翻鍵、下翻鍵顯示日期、時間，設置好后，按功能鍵確定退出；

　　5）狀態4-時，按功能鍵進入參數設置菜單，按上翻鍵、下翻鍵顯示4-1、4-2、4-3……、4-19，表示通道選擇；

　　狀態4-x時，按功能鍵進入x通道的參數設置菜單，按上翻鍵、下翻鍵顯示4-x-O、4-x-2、4-x-3、…、4-x-8時，按功能鍵進入x通道的y（0≤y≤8）參數設置菜單，按加1鍵、減1鍵和移位可以進行參數修改操作；修改好參數按功能鍵確定退出；

　　6）在任一狀態時，按Key7則返回上層；

　　7）在任一狀態時，按取消鍵可返回常態。

　　然后按照上面定義的交互行為，定義菜單節點的功能函數。在菜單的創建時把函數的指針賦值給節點。該模型同樣可以用于實現通過通信進行的交互。

　　上述HCI的實例，不但實現簡潔，開發效率高，而且是結構開放性的，便于界面規模的控制。

　　6 結束語

　　通過工程實踐驗證，該基于可適應性考慮的嵌入式HCI方案有如下特點：

　　1）易于維護，在拓撲結構不變的情況下，隨按鍵或輸入的不同，數據結構易于加以修改。菜單節點可以隨實際項目需求增減成員，代理類也可隨實際需求修改。

　　2）開放性好，便于擴展。只要內存容量允許，菜單規模理論上不受限，并且增刪節點容易實現。菜單結構可以靜態聲明，也可以使用動態內存分配。

　　3）通用性強，不但適應于Led數碼管與按鍵的組合，而且適應于LCD屏幕與按鍵或觸摸屏。只要是用戶與系統交互，能產生消息驅動的地方都可以使用。

　　4）效率高，從根節點到任一節點的路由不需要軟件實現，由用戶交互決定。雖然是網狀模型，但對用戶而言，從功能上仍是個層狀結構，脈絡比較清楚，容易被開發人員掌握。

　　另外，在具體應用中，可適應性的實現還可能以混合的模式出現。

　　未來的研究是考察在宿主機與目標機交互的情況下，如何實現HCI方案到目標機的遷移，實現目標機HCI動態配置。