嵌入式系统的人机界面原型设计探索自然界的硬件与软件融合策略
在目标硬件尚未实现之前，通过PC机上的软件模拟人机界面是一个常见的做法。设计工程师们使用各种工具和编程语言来构建这些原型，以便于其他团队成员理解设计并进行反馈，同时也能帮助工程师测试接口的可用性和性能。在这个过程中，选择合适的工具和编码风格对于确保跨平台兼容性至关重要。
为了解决硬件与软件融合的问题，我们需要考虑如何在PC环境下实现嵌入式系统的人机界面仿真。这种方法可以让我们在目标设备尚未开发出来的情况下，就能够对人机交互进行模拟。这不仅有助于早期阶段的设计评估，还能缩短后续开发周期，因为它允许我们提前发现潜在的问题，并及时调整设计方案。
构建这样的原型有两个主要目的：一是为同事提供一个实际操作的人机界面，让他们能够直观地了解设备功能；二是在硬件不可用的情况下，为人机界面的软件部分编写代码。
为了实现这两点，我们首先需要选择合适的工具和编程语言。虽然Visual Basic可以轻松创建按钮和文本，但将其与C代码集成会变得复杂。此外，一些专门用于嵌入式开发的原型工具可能会限制我们的灵活性，因为它们强制我们遵循特定的事件模型。如果不小心，我们可能就会被这些工具所束缚，导致最终产品难以移植到不同的平台上。
我选择了Borland C++（简称CPB），因为它既符合我的需求，又不会限制我们的应用场景。CPB提供了一组预定义图形组件，其中大多数是针对桌面应用，但仍然有一些适用于嵌入式项目，比如LED等UI元素，可以通过图像来模拟。CPB还有标准版、专业版和企业版，我使用的是标准版已经足够满足需求。
利用drag-and-drop环境，我可以将按钮、滑动块、标签以及其他UI元素插入表格中，这样就生成了相应的C++类框架。当用户点击或移动这些元素时，会产生一系列事件，而程序员需要决定哪些事件应该被响应。这通常涉及到写出相关函数，如处理鼠标点击或触摸屏幕等操作。
如果物理原型已经存在或者由工业设计团队制作，那么可以使用数字照片作为背景。我采用了图像目标（Timage）来显示大多数物理元件，这样就可以引入位图并进行显示。在我的例子中，我展示了一个包含五个按钮和四个LED的人机界面原型，其背景图片中的LED处于关闭状态。一旦软件决定打开某个LED，它们就会覆盖原始图片，从而实现虚化效果，使得看起来像是LED亮起了。
通过这种重叠多幅图片的手段，我们还能模拟物理显示屏的一部分，即使没有真正的物理元件，也能很好地表示其行为。如果要控制一个名为AlarmIndicator 的标注，只需调用如下函数：
void setAlarmState(Boolean state) {
PanelForm->AlarmIndicator->Visible = state;
}
这里PanelForm代表着表格窗口，而AlarmIndicator则是我们拖放到表格中的那个数据成员。在CPB中，每个显示屏上的所有属性都成为该类的一个公共数据成员，因此只需简单分配即可改变属性值。此外，还有一些特殊状态允许直接从IDE修改属性值，如颜色或字体设置等。
最后，如果我们的目标接口最终将基于另一种语言运行（比如说setAlarmState()函数第二种形式），那么我们必须确保一次只编译其中一种版本。这要求我们直到硬件准备好了才开始转换所有CPB专用代码为目标专用的代码。但即使如此，在硬件准备好之后，仿真的价值仍然非常高，因为它提供了一种更好的调试环境，以及单步跟踪、断点调试等功能，这对于找到问题至关重要。
