多級操作菜單顯示系統(tǒng)設(shè)計

在單片機(jī)設(shè)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(yīng)的按鍵操作，以及為響應(yīng)各種操作而執(zhí)行的后續(xù)處理程序。參考文獻(xiàn)以函數(shù)指針為結(jié)構(gòu)元素，把整個菜單結(jié)構(gòu)拉伸成一個結(jié)構(gòu)數(shù)組，內(nèi)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(shè)計，而把菜單項數(shù)據(jù)寫在功能函數(shù)中，當(dāng)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(hù)。參考文獻(xiàn)在前者的基礎(chǔ)上略加改進(jìn)，在原結(jié)構(gòu)體中增加了菜單項顯示文字和按鍵復(fù)用標(biāo)識，這使得結(jié)構(gòu)體較為龐大，且菜單項的文字內(nèi)容非常固定，保存在EEPROM中，無法靈活改變顯示內(nèi)容和位置。參考文獻(xiàn)引入Windows系統(tǒng)下的窗口和消息機(jī)制實現(xiàn)多級菜單設(shè)計，該方法需要維護(hù)堆棧、消息隊列和窗口定時器等，設(shè)計過于復(fù)雜。

本文旨在提供一個輕量級的單片機(jī)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(shè)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(nèi)容；二是每個窗口對應(yīng)的按鍵定義與響應(yīng)；三是窗口內(nèi)菜單項之間切換和窗口之間的切換機(jī)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(jìn)行設(shè)計。

1 菜單窗口模塊設(shè)計

菜單窗口模塊主要功能是按照菜單窗口切換機(jī)制，實時完成窗口的顯示控制。

1．1 菜單窗口切換機(jī)制

菜單窗口切換機(jī)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(nèi)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(jié)構(gòu)體MenuState和MenuItEMS。MenuState定義如下：

? ??
? ? MenuState是一個與窗口跳轉(zhuǎn)和窗口顯示有關(guān)的結(jié)構(gòu)體數(shù)組，用于全局調(diào)度各窗口之間的切換。其中，CurIndex是窗口的索引值，用來標(biāo)識當(dāng)前窗口。UPINdex、DnIndex、BackIndex用來標(biāo)識當(dāng)有“上頁”、“下頁”、“返回”按鍵操作時，程序應(yīng)轉(zhuǎn)向的窗口。其取值為255時，表示無轉(zhuǎn)向窗口，取值在0～254時表示要轉(zhuǎn)向的窗口索引，因此本設(shè)計可支持255個菜單窗口，足以滿足工程應(yīng)用需要。CurOperate是函數(shù)指針，用來指向當(dāng)顯示當(dāng)前窗口時，應(yīng)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(jié)構(gòu)體，用以保存當(dāng)前窗口的全部菜單項的顯示位置和內(nèi)容，這個結(jié)構(gòu)體的內(nèi)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(dāng)前窗口有關(guān)的菜單項，因此，該結(jié)構(gòu)體的系統(tǒng)資源消耗很小。
? ?

Items包含了當(dāng)前窗口內(nèi)的所有菜單項，考慮到有的菜單項是沒有轉(zhuǎn)向窗口的，所以對應(yīng)這種菜單項設(shè)置該值為255。當(dāng)顯示一個窗口時，Items會被填入當(dāng)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(gòu)建的。這樣當(dāng)有“上移”、“下移”按鍵操作時，就可迅速找到目標(biāo)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(jìn)行賦值，在顯示屏指定位置顯示當(dāng)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(yīng)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(qū)動程序，對屏進(jìn)行初始化、讀、寫等操作，由于不是本文重點，因此這部分內(nèi)容略過。

2 鍵盤處理模塊設(shè)計

? ??單片機(jī)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(yīng)不同功能。此外，也要考慮按鍵復(fù)用問題，也就是說，同一位置的按鍵在不同窗口內(nèi)可能會有不同的功能定義，因此，要在程序中對按鍵進(jìn)行采集、解析鍵值，以正確響應(yīng)操作。按鍵處理的流程如圖1所示。

? ? 例如當(dāng)按下“上頁”按鍵時，程序會接收到按鍵，根據(jù)當(dāng)前所處的窗口解析該鍵定義，判斷為“上頁”；然后在窗口結(jié)構(gòu)體數(shù)組Menu Index中取得要轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)體ItEMS，執(zhí)行該窗口顯示控制程序。代碼如下：
? ?

3 應(yīng)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(fù)合功能按鍵6個，實現(xiàn)菜單設(shè)計。部分代碼如下：
? ?

? ? 主菜單窗口如圖2所示。

結(jié)語

單片機(jī)的多級菜單設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)體和幾個變量即可維護(hù)各窗口和窗口內(nèi)的同級菜單項；二是模塊各部分功能獨立性強(qiáng)，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(kuò)展性好，可移植性強(qiáng)，適于團(tuán)隊合作開發(fā)和維護(hù)。