在單片機設計中,往往需要在顯示屏上顯示多級操作菜單,每級菜單都有一些菜單項和對應的按鍵操作,以及為響應各種操作而執(zhí)行的后續(xù)處理程序。參考文獻以函數(shù)指針為結構元素,把整個菜單結構拉伸成一個結構數(shù)組,內部包含了全部菜單項。這種方法沒有將菜單項數(shù)據(jù)與功能函數(shù)分開設計,而把菜單項數(shù)據(jù)寫在功能函數(shù)中,當菜單項數(shù)據(jù)需要改變時,必須修改功能函數(shù),這在很大程度上限制了程序的通用性,不利于程序的維護。參考文獻在前者的基礎上略加改進,在原結構體中增加了菜單項顯示文字和按鍵復用標識,這使得結構體較為龐大,且菜單項的文字內容非常固定,保存在EEPROM中,無法靈活改變顯示內容和位置。參考文獻引入Windows系統(tǒng)下的窗口和消息機制實現(xiàn)多級菜單設計,該方法需要維護堆棧、消息隊列和窗口定時器等,設計過于復雜。
本文旨在提供一個輕量級的單片機多級菜單實現(xiàn)方法,以較少的系統(tǒng)資源消耗和簡單方便的方法完成菜單設計??紤]到菜單程序需要具備3個基本要素:一是每個菜單窗口要顯示的內容;二是每個窗口對應的按鍵定義與響應;三是窗口內菜單項之間切換和窗口之間的切換機制。因此,將菜單分為菜單窗口模塊和鍵盤處理模塊兩部分,獨立進行設計。
1 菜單窗口模塊設計
菜單窗口模塊主要功能是按照菜單窗口切換機制,實時完成窗口的顯示控制。
1.1 菜單窗口切換機制
菜單窗口切換機制包括兩點:一是不同窗口之間切換效果的實現(xiàn);二是窗口內的同級菜單項之間滾動切換效果的實現(xiàn)。為實現(xiàn)上述功能,定義了兩個結構體MenuState和MenuItEMS。MenuState定義如下:
MenuState是一個與窗口跳轉和窗口顯示有關的結構體數(shù)組,用于全局調度各窗口之間的切換。其中,CurIndex是窗口的索引值,用來標識當前窗口。UPINdex、DnIndex、BackIndex用來標識當有“上頁”、“下頁”、“返回”按鍵操作時,程序應轉向的窗口。其取值為255時,表示無轉向窗口,取值在0~254時表示要轉向的窗口索引,因此本設計可支持255個菜單窗口,足以滿足工程應用需要。CurOperate是函數(shù)指針,用來指向當顯示當前窗口時,應執(zhí)行的窗口顯示控制程序,以實現(xiàn)窗口的顯示。
MenuItems是一個菜單項結構體,用以保存當前窗口的全部菜單項的顯示位置和內容,這個結構體的內容是隨著窗口的切換,在新窗口初始化過程中被更新的。這樣就滿足了窗口的切換和菜單項之間反顯滾動的需要。由于只保存與當前窗口有關的菜單項,因此,該結構體的系統(tǒng)資源消耗很小。
Items包含了當前窗口內的所有菜單項,考慮到有的菜單項是沒有轉向窗口的,所以對應這種菜單項設置該值為255。當顯示一個窗口時,Items會被填入當前窗口的菜單項信息,并且填寫時是按照菜單項的先后順序依次構建的。這樣當有“上移”、“下移”按鍵操作時,就可迅速找到目標行,并反顯該行。
1.2 菜單窗口顯示控制
窗口顯示部分是將每一個菜單窗口都以一個獨立命名的函數(shù)形式封裝,函數(shù)里包括對Items進行賦值,在顯示屏指定位置顯示當前窗口的菜單項,以及根據(jù)需要完成畫點、畫線、畫按鈕等繪圖操作。這些函數(shù)彼此功能獨立,分別對應不同的菜單窗口,僅在窗口切換時賦予CurOperate即可,因此非常適合多人合作開發(fā)。
需要說明的是,菜單窗口的顯示控制是基于顯示屏的,工程中常用的是TFT屏或點陣液晶屏,使用時需要實現(xiàn)顯示屏的驅動程序,對屏進行初始化、讀、寫等操作,由于不是本文重點,因此這部分內容略過。
2 鍵盤處理模塊設計
單片機的菜單操作多是以按鍵形式完成的,一般會有多個按鍵,分別對應不同功能。此外,也要考慮按鍵復用問題,也就是說,同一位置的按鍵在不同窗口內可能會有不同的功能定義,因此,要在程序中對按鍵進行采集、解析鍵值,以正確響應操作。按鍵處理的流程如圖1所示。
例如當按下“上頁”按鍵時,程序會接收到按鍵,根據(jù)當前所處的窗口解析該鍵定義,判斷為“上頁”;然后在窗口結構體數(shù)組Menu Index中取得要轉向窗口的索引值,根據(jù)索引值取得該窗口顯示控制程序的指針,并釋放菜單項結構體ItEMS,執(zhí)行該窗口顯示控制程序。代碼如下:
3 應用實例
在某裝備模擬項目中,以AT89C52芯片為核心器件,顯示部分采用圖形點陣液晶顯示模組HG3202405V2-B-LWH-LV,外部復合功能按鍵6個,實現(xiàn)菜單設計。部分代碼如下:
主菜單窗口如圖2所示。
結語
單片機的多級菜單設計是項目開發(fā)中較為常見的問題,本文給出了解決方案并在項目中得到應用。其特點表現(xiàn)在兩個方面:一是系統(tǒng)開銷小,僅靠MenuState和MenuItEMS兩個結構體和幾個變量即可維護各窗口和窗口內的同級菜單項;二是模塊各部分功能獨立性強,各菜單窗口的顯示控制程序彼此獨立、互不影響,鍵盤處理程序也自成一體。因此,該方案模塊化程度高,開發(fā)過程簡單方便,擴展性好,可移植性強,適于團隊合作開發(fā)和維護。