如今使用各種微處理器和微控制器面臨更大的挑戰，致使設計團隊必須適應不同的周邊設備、運算吞吐量、電源管理系統等。本文敘述運用跨平臺嵌入式GUI開發框架，如何將類似的使用者介面應用於各種元件，並協助工程師在微控制器和微處理器之間進行移轉。
使用各種微控制器（MCU）和微處理器（MPU）的團隊如何節省資源並優化作業流程? 意法半導體（STMicroelectronics；ST）合作夥伴計劃成員Crank Software提供了一個解決方案。這家總部位於加拿大的全球性公司以其跨平臺嵌入式GUI（Graphical User Interface；圖形使用者介面）開發框架Storyboard而聞名。
Storyboard使得開發人員能夠打造出精美且引人入勝的介面，開發者甚至可以利用STM32 MCU和MPU的示範影像，在幾分鐘內開始測試環境，而這些示範影像也是展現該框架如何將類似的使用者介面應用於各種元件，並協助工程師在MCU和MPU之間移轉的絕佳範例。
移轉的挑戰
| 圖一 : 工程師可以根據客戶需求客製化系統，而不是將所有人強行納入特定系統。 |
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使用多種元件有許多優勢。工程師可以根據客戶需求客製化系統，而不是將所有人強行納入特定系統。然而，使用各種微處理器和微控制器也帶來了更大的挑戰，例如將專案移植到不同平臺上。因此，團隊必須適應不同的周邊設備、運算吞吐量、電源管理系統等。Crank提供了一個解決方案。藉由其框架，使用者可以開發一個跨越多種設備的應用程式。開發人員可以因此節省成本、縮短上市時間，並享有更大的靈活性。
Storyboard與STM32
使用不同硬體平臺常見的挑戰之一是需要重寫程式，以適應不同的周邊設備、硬體 IP 和記憶體配置等。這是一項耗時的工作，這也是為什麼許多公司不輕易嘗試。此外，即使應用程式能夠在多平臺上運行，開發者仍然需要對其進行優化，這在資源受限的系統中尤為重要。Crank利用針對特定平臺的runtime engine和Storyboard，將優化負擔轉移到運行引擎上。透過選擇適合的插件，開發人員可以微調其模組，避免浪費資源。
具體來說，Crank框架可以利用像ST的ChromART IP，或依據應用程式的需求調整的記憶體占用大小。使用這個框架，從MCU遷移到MPU也變得更加簡單，因為該框架會適應新的架構。例如，STM32MP1系列中的某些版本配備3D加速器，可以打造出更豐富的介面效果；而一些具有成本效益的STM32MP1版本則沒搭載GPU，但透過使用Storyboard，工程師無需擔心這些差異，產品也能更快導入市場。同樣地，從MPU移轉至MCU也變得更輕鬆，因為引擎可以解決作業系統、RAM管理等層面的差異。
| 圖二 : Crank利用針對特定平臺的runtime engine和Storyboard，將優化負擔轉移到運行引擎上。（source：Crank） |
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Storyboard vs. Validator
在Storyboard的最新版本中，Crank增加了Validator，這是一個整合式自動化測試框架，讓開發者能夠將整個或部分 GUI 與基準圖像進行比對。該框架因此確保了多次運行之間的一致性，或辨識在不同硬體上運行的差異。此外，它還能幫助開發者在硬體變更後，追蹤某些任務執行時間的變化（性能測試）。
文件團隊隨後可以使用相同的螢幕截圖，這不僅大幅節省時間，還能確保使用最新的截圖。由於開發者必須不斷更新和調整介面，這不僅簡化團隊之間的協作，還可以避免使用者在閱讀手冊或指南時不再因過時的UI而煩惱。
Validator 還提供錄製自動化 GUI 測試影片的功能，這讓記錄故障狀態變得更加容易。當測試序列成功時，影片可以作為功能測試的示範影片。因此，展示新功能或製作使用教學變得更加輕鬆。由於這個工具能產生在電腦模擬器中執行的 MP4 錄影畫面，開發者無需對著螢幕拍攝而出現閃爍或失真現象，其提高了影片製作的品質，讓展示效果更加細緻。
Storyboard與產業應用
Storyboard 彈性的另一個典型例子是其支援 Lua 腳本回呼（callback）功能。開發者在使用 MPU 時，通常會選擇 Lua，因為它運行速度快且功能強大。然而，Storyboard 也提供了切換至 C 語言函式回呼的選擇，以適應記憶體資源較為有限的 MCU。這個功能展現了 Storyboard 如何透過固定資料模型來呈現螢幕上的元素，而不是依賴程式碼生成系統。Crank 的設計理念突顯了這個框架的高度彈性，為開發全新應用開啟了更多可能性。
Crank 分享了該團隊觀察到的現象：許多入門系統的開發者開始利用影片提升使用者體驗。透過螢幕顯示及翻頁式介面，他們可以展示某些功能的使用方式。以往，這在 MCU 上會有執行困難，因為資源消耗過大，開發者若是從較高效能系統移植至更具成本效益的 MCU，往往會遇到挑戰。
同樣地，過去依賴微處理器來做為音訊介面的製造商，現在也傾向使用 STM32 MCU。如今，透過在 STM32 MCU 上使用 Storyboard，工程師可以大幅提升體驗，而無需依賴昂貴的微處理器，並進一步控制物料成本。
反過來說，以前僅依賴 STM32 MCU 的 IoT 產品，如今開始使用 STM32MP1，以獲得更多運算資源，搭配 Storyboard 來簡化轉換流程並縮短上市時間。尤其現在 STM32MP1 已經可以運作即時作業系統，進一步拉近了與 MCU 之間的差距。工程師能夠在享受 MPU 強大運算能力的同時，使用與 STM32 MCU 相同的工具和作業系統。在這種情況下，Storyboard 也能幫助團隊過渡到更具成本效益的系統，以打開闢新的市場。
從概念驗證到產品推出的旅程
初期應該做和不應該做的事
當與 Crank 討論時，該公司向工程師們提出了一些建議。其中一項建議是從建置影像檔開始。團隊很容易在文件編寫或實踐過程中遇到障礙，而評估板能解決這些問題，因為它提供了可重複使用的概念驗證範例。這些範例能夠加速專案啟動，讓設計師能夠早期測試他們的 GUI，以取獲得寶貴的反饋意見，加速開發進度。
Crank強調，選擇一個共同的起始平臺進行所有專案能降低摩擦，通常在熟悉的環境中開始會更簡單且更有效率，之後再定義應用程式的規格，遠比一開始就猜測程式所需的功能來得明智。
站在巨人的肩膀上
另一項重要的建議是要注意潛在的複雜性。有些公司可能不願意使用像 Storyboard 這樣的工具，選擇從頭開始開發。然而，ST 與 Crank 緊密合作，因為我們深知優化操作可能會變得複雜。
透過合作，任何使用 STM32 產品的團隊都能在不需要耗費數月甚至數年的情況下，充分挖掘產品的潛力。這也讓團隊能將精力放在與客戶合作上，開發出真正具有差異性的功能。此外，使用 Storyboard 還能確保團隊無需重新編譯程式碼庫，就可以將 GUI 遷移到不同的平臺。
