嵌入式体系是以运用为中心、软硬件可取舍的专用核算机体系，其工程实践正逐渐地引起研讨人员的重视，在实践工程中有许多要素需求考虑，比方微处理器的功耗，器材的可靠性，设备的抗恶劣环境才能，人机交互界面（HCI），现场通讯等等问题。其间HCI是嵌入式体系工程中的一个重要课题。因为某些嵌入式体系研制的杂乱性和工程施行中的不确认性，导致嵌入式体系HCI有死板的趋势，对此提出一种可习惯性的处理思路是必要的。
1 嵌入式工程的HCI
图形用户界面是当时用户界面的干流。HCI是决议嵌入式核算机体系是否友爱的一个重要要素。嵌入式体系人机交互功用主要靠输入输出的设备与相应的软件协同来完结。可供人机交互运用的设备主要有键盘、显现以及各种方式辨认设备等。嵌入式体系的人机交互因其特殊性而与PC有所区别，大都的嵌入式体系都是显现屏幕与键盘，或许带触摸屏定位的设备组成。对用户而言，需求用按键或触摸屏的动作奉告体系怎么依照人的意图去输出，绝大大都嵌入式体系都有个HCI体系供用户运用。问题是在工程中交互设计时，规划者往往会把交互界面和体系的资源联络起来，使得界面的规划不独立于体系资源。软件规划势必在很大程度上受限于硬件资源。实践中，一般的做法是根据现有的硬件条件暂时安排一个数据结构，把一系列字符串值“串”起来，之间能够完结彼此跳转。一个交互节点的快照描绘一般需求几部分组成：1）状况枚举量；2）显现常量状况值；3）前趋状况；4）后继状况。还或许需求包含节点Id标识等其他的辅佐信息。明显，这是用一种静态的办法来生成一个菜单方针，代码易读性强，但各个部分彼此依赖，编码和调试比较繁琐，需求规划者对各部分都非常清楚。最大的问题是可扩展性受限，对后续规划的添加构成必定的影响。工程实践中，用户的需求及隐含需求往往是杂乱和不确认的。
本文的研讨意图是树立一套能够习惯运用杂乱性和不确认性的完结计划，为后续嵌入式体系开发供给一个工程性的处理思路。
2 可习惯的嵌入式HCI
可习惯的HCI是指可根据体系的核算环境或运用情境进行随同调理的界面。能够进一步区分为被动性习惯和主动性习惯（或自习惯）。
可习惯性HCI在嵌入式体系开发中有着越来越火急的要求。一般该需求来源于2个方面，一个是用户需求的改动；另一个是体系履行中的运用环境改动。由这2种要素动身，根据可习惯性的行为方式，嵌入式HCI的可习惯性从以下2个方面打开研讨：
所谓静态可习惯性是指与体系静态装备相关的可习惯性，一般习惯行为发生在2次体系启动之间。这种习惯的需求一般是外来的，比方用户需求的批改，规划计划的改动。在工程中，常常呈现迭代式的习惯性批改，所以静态可习惯性也是一个很有现实意义的需求。这种可习惯性的完结有必要凭借非易失性存储器来进行，用来存储改动后的界说及装备参数，使得顺利完结习惯行为。
动态可习惯性是指在体系运转进程中，能够根据环境的改动进行在线自习惯批改，即普适环境下的批改。一般普适设备在运用环境中搬迁，引起了环境参数的强制性改动，体系的HCI与环境就会发生对立，因而普适战略下的自习惯调整是很有必要的。根据收集到的体系状况信息，判别是否HCI与体系装备同步，依托算法实时纠正体系装备来完结自习惯。普适环境下的自习惯特色在于动态性，只需在呈现对立的时分才做普适调整，在规划中有必要对匹配性进行考虑。
3 根据多重链表的嵌入式HCI
3．1 模型树立
多重链表在安排次序型结构数据时具有较快的查找速度，下面给出一个根据多重链表的模型，每个节点扇出为4，别离指向上层节点、基层节点及左、右的街坊节点，扇入不限。每个节点与相邻的节点之间都有双向衔接，并且每个节点均可带子节点进行扩展。
模型从功用上讲是个层次结构，从数据模型上看是网状结构，答应有一个以上的节点无双亲，并且一个节点能够有多于一个的双亲。每层节点的数目不固定，可视实践情况而改动。每层都是一个闭环的双向回路，可进行水平双向遍历。层与层之间由父节点与长子节点双向衔接。父层节点对子层节点是1对1联络，由父节点进入子层时在长子节点停步；子层节点对父节点是多对一联络，意味着由每个子节点都可回溯至父节点。由父层切换至子层的每次遍历有必要经过长子节点，然后可由长子节点顺次进行水平循环遍历，子层切换至父层则比较灵敏，每个子节点均可抵达其父节点。
3．2 计划完结
3．2．1 内存结构规划
节点应该具有4个域，除了标明身份外还至少应该具有指向上层父节点的指针域、指向基层子节点的指针域以及指向同层左、右兄弟的指针域。
图1是一个简略的HCI结构图，从功用上看，它分为5层，第一层有5个节点项构成一个闭环，第二层闭环是第一层第一个节点的子节点组，该子节点组的第二项又有子节点组。如此下去共有5层，处在最高方位的节点其父指针为空，最低方位的节点的儿子指针为空。
3．2．2 类规划
根据模型界说如图2所示的类方针。左面所示是个根本的菜单节点类，除了模型中说到的几个节点指针，还添加了几个相关的特色域，Id用来标识节点身份，displayValue用来存储菜单的显现标题，布尔成员editable指明当时节点是否可修正，别的还添加一个ptr_function域，用来指向一个功用函数，该函数完结节点在承受确认音讯后要做的作业。
在节点类中还界说了几个成员办法，与私有特色相关的命名契合OOP的命名规矩，均运用Get—Set前缀规矩。除针对几个成员特色的办法外，还引入了别的几个成员办法，CoUp履行向父节点的跳转，CoDown履行向长子节点的跳转，CoLeft和GoRight担任向左右街坊的跳转。
从软件规划独立与资源来考虑，提出一个界面署理的概念，界面署理便是根据事情驱动，处在界面与环境之间一个中心方针。外界事情的音讯均由署理来接纳辨认，并由它调用界面元素，对界面做出改动。图2右边上部所示的界说的是菜单署理类MenuManageAgent。该类方针用来作为菜单体系与外界交互的媒介物，它用来记载菜单的头指针，菜单体系的规划以及菜单的整体状况；初始化菜单结构，创立菜单体系并代表菜单承受外来的音讯，并对音讯加以辨认和做出合理的呼应。图2右下是对外部音讯的界说。音讯的列表能够根据实践情况扩展和批改。
4 嵌入式HCI的可习惯性完结
静态可习惯的完结是根据用户片面意图进行的。这个进程着重人机交互，因而用户的作业内容很重要，一般也作为静态可习惯性完结的输入参数。而完结的技术细节相对简略。在算法规划上，该种可习惯性完结作业重点依然放在用户交互内容的办理上，由用户的“交互内容”归纳体系功用能够得到界面的“改动差”，然后推导出体系HCI的详细参数集的改动。
如图3所示，设备在运用环境中的动态可习惯以体系状况检测开端，这是一个周期性的行为，频率根据体系在HCI上的实时性要求而定。体系状况检测应该包含几部分的作业：1）应该有监测环境参数的手法，比方传感器、接入信号等；2）要根据特定的算法来测定这个对立，其间包含差异的获取，标准的拟定。状况检测的结果是，是否有对立输出，假如有对立呈现的情况下，还需求做决策分析，其主要使命是根据体系现有条件是否可完结动态可习惯，比方现已到达了临界状况时，就丧失了这种或许性。所以这儿涉及到对体系资源的办理调度。下一步便是在动态习惯的情况下，选用动态习惯战略对体系HCI给出适宜的调整，然后到达普适环境下可动态习惯的意图。
5 工程运用
5．1 工程介绍
咱们在一个系列工程中选用了以下计划结构HCI的菜单体系。某公司研制一款嵌入式的数据收集产品，该产品的代码与数据独立存储在两个Flash芯片，经过收集外界的模拟量和数字量对其处理后进行输出。产品的人机交互界面选用按键、LED数码管，核算操控单元选用飞思卡尔半导体的微处理器Coldfire V2系列，该CPU根据变长RISC处理器中心，具有32位地址线和数据线以及集成的调试模块，MAC／eMAC单元能供给高性能的质量。
嵌入式操作体系选用Nucleus PLUS，Nucleus PLUS实时操作体系是Accelerated Technology公司开发的嵌入式RTOS产品，只需一次性购买Licenses，就能够取得操作体系的源码。终究是以C库的方式供给给用户，能够挑选所需求的部分链入到运用程序中。具有如下特性：
1）快速呼应时刻：对临界资源的检测时刻不依赖于占有该临界资源的线程履行时刻长短，一旦低优先级线程释放掉临界资源（不论其是否履行完），高优先级线程就会抢占运转。
2）模块彼此独立：每个使命的履行时刻和其他使命的处理时刻无关。
3）较高吞吐量：跟着使命数意图增多，使命的调度时刻为常数。
4）具有可扩展性：运用现有体系调用的结合可得到新的体系调用。
5．2 验证进程
咱们拟在这个项目开发中完结普适设备的嵌入式人机交互界面，在其间运用可习惯性的思维。
首先是硬件规划，该产品规划了8个Ied数码管，8个按键Key1～Key8。这部分规划的功用体现在两个方面：
1）数据收集设备经过LED显现收集的数据和处理结果；
2）用户经过按键能够检查和设置设备的参数。
其次是一些必要的界说，对按键的功用经过项目组评论做了如表1的界说。
表1的界说给音讯界说供给一个根据。按功用键送入一个OK音讯，按撤销键则发送了一个CANCEL音讯，其他按键事情以此类推。所以咱们便得到一个音讯枚举量的界说。
界面状况界说。把人机交互作业分为作业、验证和设置状况。每种状况用一个MenuStatus枚举常量表明，NORMAL表明作业状况，CHECKI-NG表明验证状况，SETHNG表明设置状况。正常作业时处于NORMAL状况，一旦按下功用键会进入菜单成为验证或设置态。
交互行为界说如下：
1）常态时默以为各通道实时数据循环显现，有报警时，可显现报警标识；
2）默许常态下按功用键进入1层菜单，按上翻键、下翻键显现1-、2-、3-、…、14-Reset；
3）状况2-和状况4-可用作扩展；
4）状况3-时，按功用键进入日期时刻设置菜单，按上翻键、下翻键显现日期、时刻，设置好后，按功用键确认退出；
5）状况4-时，按功用键进入参数设置菜单，按上翻键、下翻键显现4-1、4-2、4-3……、4-19，表明通道挑选；
状况4-x时，按功用键进入x通道的参数设置菜单，按上翻键、下翻键显现4-x-O、4-x-2、4-x-3、…、4-x-8时，按功用键进入x通道的y（0≤y≤8）参数设置菜单，按加1键、减1键和移位能够进行参数批改操作；批改好参数按功用键确认退出；
6）在任一状况时，按Key7则回来上层；
7）在任一状况时，按撤销键可回来常态。
然后依照上面界说的交互行为，界说菜单节点的功用函数。在菜单的创立时把函数的指针赋值给节点。该模型相同能够用于完结经过通讯进行的交互。
上述HCI的实例，不光完结简练，开发效率高，并且是结构开放性的，便于界面规划的操控。
6 结束语
经过工程实践验证，该根据可习惯性考虑的嵌入式HCI计划有如下特色：
1）易于保护，在拓扑结构不变的情况下，随按键或输入的不同，数据结构易于加以批改。菜单节点能够随实践项目需求增减成员，署理类也可随实践需求批改。
2）开放性好，便于扩展。只需内存容量答应，菜单规划理论上不受限，并且增删节点简单完结。菜单结构能够静态声明，也能够运用动态内存分配。
3）通用性强，不光习惯于Led数码管与按键的组合，并且习惯于LCD屏幕与按键或触摸屏。只需是用户与体系交互，能发生音讯驱动的当地都能够运用。
4）效率高，从根节点就任一节点的路由不需求软件完结，由用户交互决议。虽然是网状模型，但对用户而言，从功用上仍是个层状结构，头绪比较清楚，简单被开发人员把握。
别的，在详细运用中，可习惯性的完结还或许以混合的方式呈现。
未来的研讨是调查在宿主机与方针机交互的情况下，怎么完结HCI计划到方针机的搬迁，完结方针机HCI动态装备。
