一、引言

作為一家硬件公司，Nest經(jīng)過短短幾年的發(fā)展就被谷歌以32億美金收購，Nest的故事在智能家居行業(yè)稱得上是傳奇了。如同iPhone在手機市場所做的一樣，通過打造一款方便使用又賞心悅目的產(chǎn)品來顛覆一個所謂的成熟市場，Nest的做法如同MBA教科書一般經(jīng)典。

有人說，這是又一個通過創(chuàng)新交互設(shè)計顛覆行業(yè)的例證。那么，我們來一起看看到底是什么樣的交互設(shè)計能值32億美金呢？

二、功能分析

2.1交互設(shè)計

Nest以其出色的工業(yè)設(shè)計而被視為行業(yè)標桿。Nest的創(chuàng)始人是TonyFadell，在蘋果公司時號稱iPod之父。Nest公司在工業(yè)設(shè)計上保持了較高水準。

我們首先來看Nest在UI設(shè)計上的亮點。

2.1.1交互方式

Nest的交互方式極為簡潔，可以視為“一個按鍵+一個旋鈕”：整個恒溫器可視為一個機械按鍵，可在任意位置按壓實現(xiàn)“按鍵”操作。環(huán)形金屬邊框可順時針、逆時針旋轉(zhuǎn)。所以，整個操作簡化到只有三種，順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn)、按壓。其實，這個設(shè)計和iPod所用的ClickWheel在交互上一脈相承。

Nest恒溫器

iPodClick Wheel

根據(jù)其市場定位來看，不加肯定不是基于成本考慮。經(jīng)分析，主要是基于兩點：

(1) 工業(yè)設(shè)計風格的要求：

TonyFadell在蘋果期間，iPod產(chǎn)品就一直未加入觸摸屏，在他離開后倒是很快取消了clickwheel，改為全觸摸。無觸摸屏是其設(shè)計風格的體現(xiàn)，即簡化用戶操作，提高UI交互體驗感。

(2) 較小屏幕尺寸不適合觸摸交互：

第三代Nest選用的是天馬480*480的2.1寸屏，屏幕尺寸較小，按鍵圖標同樣也只能做小。所以使用電容觸摸屏帶來交互體驗提升的話，效果大打折扣。另外，弧形前蓋板的電容屏靈敏度調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性也是一個技術(shù)難點。

2.1.2UI風格

與簡單的控制方式相匹配，Nest的整體UI風格也非常簡潔，表現(xiàn)在以下幾方面：

· 配色：Nest在所有的界面中，除黑白兩色之外，顏色不超過兩種。

· 背景：所有界面中未使用一張背景圖片，所有界面中均為純色背景。

· 圖標形狀：與其圓形屏幕相適應(yīng)，設(shè)置界面和主界面圖標均為圓形和環(huán)形。其他功能圖標的整體風格也保持了簡潔的設(shè)計，所有圖標顏色不超過亮色，且均未使用漸變色。

A、主界面

相較傳統(tǒng)的溫控器，Nest在應(yīng)用彩屏后并未一味地增加功能和顯示元素，反而在主界面做了很多減法，只保留了實時溫度、設(shè)定溫度、工作模式。

同時，Nest在主界面上有三點非常值得借鑒：

(1) 圓形刻度盤：

與金屬環(huán)設(shè)計相匹配，用戶很容易接受旋鈕調(diào)節(jié)。顯示和操作的一致性帶來的是人性化的交互體驗。制冷制熱模式切換也通過設(shè)定溫度和當前溫度的高低來引導用戶進行調(diào)整。比起直接放一個模式按鍵，對于用戶的使用來講，引導性和實用性更強。

(2) 背景色表示工作狀態(tài)：

傳統(tǒng)的溫控器從顯示上只能讀到目前設(shè)定的狀態(tài)，實際設(shè)備的運行狀態(tài)并沒有很好地顯示，以致于用戶對溫度和風速的設(shè)定邏輯較難理解。

Nest通過切換背景色來清楚地表達制冷和制熱狀態(tài)，用戶很容易理解溫度設(shè)定與設(shè)備運行狀態(tài)之間的關(guān)系。

(3) 預計時間：

通過歷史數(shù)據(jù)和算法計算達到目標溫度的時間，讓用戶對操作結(jié)果有了更強的感知，從而使得整個交互體驗更加愉悅。

B、定時設(shè)置

傳統(tǒng)按鍵式溫控器的定時功能交互都較為繁瑣，我們來看一下Nest是如何只用“旋鈕+按鍵”模式來實現(xiàn)便捷的定時設(shè)置的。

Nest用一個代表一周七天的長卷軸式表格來顯示設(shè)定的時間和溫度。用戶通過旋鈕來拖動這個長表格，并選定定時的開啟時間（間隔15min），按鍵確定后通過旋鈕選定設(shè)定溫度。

畫面移動的距離不只和旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度相關(guān)，還與旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)，使得整個旋鈕拖動頁面給予用戶非常好的手感體驗。

C、設(shè)置菜單

Nest的設(shè)置菜單同樣選擇了長菜單旋鈕旋轉(zhuǎn)，所有圖標都用簡單的圓形。用主界面做成圖標來表示退出。

D、輸入法

Nest使用了一個旋轉(zhuǎn)鍵盤，每輸入一個字母都需要旋轉(zhuǎn)確認一次。受交互方式的制約，輸入確實比較繁瑣。

2.2HOME/AWAY ASSIST和ECO離家/回家助手和節(jié)能模式

為了達到節(jié)能效果，Nest會引導用戶設(shè)置一個制冷和取暖對應(yīng)的節(jié)能溫度。通過圖標引導用戶在定時和設(shè)置溫度時盡量選擇節(jié)能溫度。

同時，Nest通過傳感器和手機位置情況共同判斷家中是否有人。當判斷為家中無人時，自動切換到ECO溫度。

根據(jù)ECO溫度的開啟時間，Nest會為用戶計算節(jié)能數(shù)據(jù)，并在APP提供給客戶，以達到其宣傳的“兩年時間為用戶省出一個Nest”。   

2.3Farsight 接近感應(yīng)

第三代Nest升級了接近感應(yīng)傳感器，實測其接近感應(yīng)的距離在三米左右，基本可以做到只要屋子里有人，就可以比較準確地識別到。

通過接近感應(yīng)傳感器的應(yīng)用，縮短了Nest實際屏幕的點亮時間，降低功耗。

用戶可以設(shè)置接近感應(yīng)后屏幕顯示的內(nèi)容，如鐘表表盤、室溫、天氣等。

2.4自編程算法

Nest內(nèi)置了多種類型的傳感器，可以不間斷地監(jiān)測室內(nèi)的溫度、濕度、光線以及恒溫器周圍的環(huán)境變化。例如：它可以判斷房間中是否有人（是否有移動），并以此決定是否開啟溫度調(diào)節(jié)設(shè)備。

它名字中有“Learning”，因為Nest恒溫器具有學習能力，比如你每一次在某個設(shè)時間設(shè)定了某個溫度，它都會記錄一次，然后經(jīng)過一周的時間，它就能學習和記住用戶的日常作息習慣和溫度喜好，并且它會利用算法自動生成一個設(shè)置方案，只要你的生活習慣沒有發(fā)生變化，你就不再需要手動設(shè)置Nest恒溫器。

三、硬件分解

3.1結(jié)構(gòu)拆解

3.2按鍵

Nest溫控器的整體是一個大的物理按鍵，結(jié)構(gòu)上如圖所示。前屏底殼中央放置了一個薄膜按鍵，整個前半部分結(jié)構(gòu)按壓時會集中在薄膜按鍵上，從而實現(xiàn)物理按鍵效果。

設(shè)計上還有兩點值得注意：

(1) 除按鍵外，還有一個五腳的金屬彈片，用來做支撐同時引導不同方向的按壓。

(2) 薄膜按鍵與接口線做成一體，定制排線是為了簡化結(jié)構(gòu)。

3.3旋鈕

整個金屬環(huán)與PCBA并不直接相連，金屬環(huán)的位移是通過一顆角位傳感器（磁阻位移傳感器）來測定的。

芯片選用的是KMT32B，淘寶報價為15元。

3.4驅(qū)動方案

注：未知芯片SS8604003；接近傳感器未知。

2.5設(shè)計細節(jié)

AEMC相關(guān)

板子上在屏幕排線上每個接口都做了保護電路，同時用四個金屬彈片與前屏接觸，增大整個板子的抗干擾能力。

B水平顯示管和接線

為了保證水平安裝，安裝板上加了一個水平顯示管，以確保用戶安裝時能水平。

接線端子用了按鈕的方式，以方便用戶接線。

C電池和屏蔽罩

Nest使用了一塊鋰電池給前屏供電，實際操作中發(fā)現(xiàn)斷電的情況下只會報錯，顯示溫度都不行，猜測是為了在斷電狀態(tài)下可以示警。

前后用了兩個定制的屏蔽罩，做工非常精細。且底座是貼片的，上罩是扣上去的。

三、更接地氣的解決方案

Nest溫控器重新定義了新時代用戶對于溫控器的需求，同時也定義了未來溫控器彩屏化的方向。在產(chǎn)品定義上，Nest用消費級手機的驅(qū)動方案來做溫控器，以追求極致的效果。

而對于更廣泛的市場而言，需要的是性價比更高的解決方案，以用其替代中端甚至低端市場。特別是對于國內(nèi)市場目前的大環(huán)境而言，按照Nest的硬件設(shè)計思路去設(shè)計產(chǎn)品一定是條不歸路。

對于Nest，我們需要借鑒的是其設(shè)計的精神內(nèi)核，讓功能性產(chǎn)品迎合消費者越來越多的娛樂性需求，在外觀賞心悅目的同時易于使用。

3.1迪文方案

基于為AIoT應(yīng)用設(shè)計的自主IC-T5L，結(jié)合16年行業(yè)經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)鏈整合，迪文科技針對溫控器應(yīng)用推出TFT彩屏解決方案。

成品方案展示

VR視頻鏈接

4.1寸720*720分辨率Incell屏：

http://vr.kuleiman.com/index.php?s=/member/photo/cube/cube_id/3091&from=singlemessage

4寸480*480分辨率IPS屏：

http://vr.kuleiman.com/index.php?s=/member/photo/cube/cube_id/3090&from=singlemessage

針對行業(yè)核心客戶，迪文科技提供T5L1+LCD/TP+WIFI/語音識別模塊的核心器件組合方案，實現(xiàn)方案的自主化。

基于成熟的溫控器方案，迪文科技可提供完整的開發(fā)資料，包括PCB、原理圖及軟件代碼，幫助客戶產(chǎn)品快速落地。

T5L1設(shè)計為GUI和OS雙核：

·  GUI核支持DGUSII平臺，客戶UI設(shè)計靈活、開發(fā)簡單，可靠性和穩(wěn)定性強。

·  OS核是用戶可以二次開發(fā)的8051單片機平臺，所支持資源如下：

（1）主頻250MHz、單指令周期8051核，64KB代碼空間，32KB擴展RAM，256KB變量存儲器。

（2）64bit硬件乘加器（MAC）、除法器，支持整數(shù)和四舍五入，大幅度提升計算能力。

（3）采用256KB、32位寬度的雙口RAM變量存儲器和DGUSII 平臺CPU交換數(shù)據(jù)，簡單、高效。

（4）28個高速IO口，驅(qū)動電流最大32mA，2個外部中斷，方便用IO口擴展外設(shè)接口。

（5）4路全雙工UART串口，1路CAN接口。

（6）2路（使用電阻觸摸屏）或6路（不使用電阻觸摸屏）12bitAD。

（7）1路16bit精度高速PWM。

（8）使用C51在Keil平臺下開發(fā)，迪文科技提供仿真器。

3.2方案優(yōu)勢

1、縮短開發(fā)時間，降低客制化門檻。

DGUSII是迪文科技十幾年來針對嵌入式GUI設(shè)計需求不斷迭代而成的高效率開發(fā)平臺。能夠讓用戶設(shè)計GUI如同做網(wǎng)頁、PPT一樣簡單，同時效果可以與消費類電子相媲美。DGUSII應(yīng)用可以有效縮短用戶的研發(fā)投入。

在溫控器行業(yè)，標準品雖然量大，但是利潤率低，對于很多企業(yè)開說最大的價值是降低綜合生產(chǎn)成本。行業(yè)中高利潤產(chǎn)品往往是針對客戶需求而制造的定制化產(chǎn)品。

基于DGUSII設(shè)計溫控器應(yīng)用，UI的定制在熟悉開發(fā)后一周內(nèi)即可實現(xiàn)，大大提升客制化效率，降低了客制化的門檻。

2、批量驗證，可靠性強。

T5L本身在迪文科技自己的智能屏及其他行業(yè)解決方案中大量應(yīng)用，百萬級的出貨量保證了其產(chǎn)品的可靠性。

同時多個行業(yè)的批量應(yīng)用帶來了生態(tài)鏈的豐富，在開發(fā)、生產(chǎn)過程中除了迪文科技原廠的直接服務(wù)，生態(tài)鏈開發(fā)者的資源也可帶來大量支持。

3、依托迪文產(chǎn)業(yè)鏈，降低資源整合成本。

迪文科技圍繞人機交互解決方案打造產(chǎn)業(yè)鏈，可以提供、觸摸屏、全貼合加工以及關(guān)鍵元器件的優(yōu)質(zhì)資源。

依托天量應(yīng)用，提供豐富的高品質(zhì)液晶屏，并能保證穩(wěn)定供應(yīng)，價格只受匯率影響。

提供電容觸摸屏制造和OCA貼合服務(wù)，提高用戶產(chǎn)品的競爭力。

迪文科技大批量應(yīng)用的關(guān)鍵元器件均可供應(yīng)，如TI電源和485、Toshiba的flash、歐姆龍的繼電器和接插件等。

4、低功耗

T5L1是迪文科技基于55nm工藝專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計的專用IC，能夠降低產(chǎn)品功耗。

5、解決方案

迪文科技圍繞芯片所整合和打造的技術(shù)和解決方案，如迪文云、在線/離線語音識別、視頻監(jiān)控、本地組網(wǎng)等，可以無縫銜接。

四、結(jié)語

Nest的成功再次證明了產(chǎn)品idea的價值。

而迪文科技的價值，就是將用戶從繁瑣的開發(fā)任務(wù)中解放出來，真正投入到產(chǎn)品的設(shè)計中去，讓那些激動人心的idea真正成為激動人心的產(chǎn)品！

(作者/陳漠瀚 編輯/孫惠英)