基于μCOS的預(yù)定義UI交互設(shè)計(jì)

摘要：本設(shè)計(jì)用于電能計(jì)量終端的人機(jī)交互，對(duì)直流電和單相、三相交流電的電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。基于μCOS的預(yù)定義UI交互設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是預(yù)定義一個(gè)菜單數(shù)組，由程序解析菜單定義。菜單項(xiàng)為菜單數(shù)組中的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，通過設(shè)置菜單數(shù)組就能改變菜單組合形式。菜單項(xiàng)的可響應(yīng)按鍵集也以結(jié)構(gòu)體的形式定義，結(jié)構(gòu)體的每一元素對(duì)應(yīng)一個(gè)可以響應(yīng)的按鍵，通過按鍵響應(yīng)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)菜單切換。該設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)多層次菜單，而且具備很好的可移植性，適用于大量中等規(guī)模的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。運(yùn)用該設(shè)計(jì)很好地完成了電能計(jì)量終端電參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。
關(guān)鍵詞：UI設(shè)計(jì)；菜單設(shè)計(jì)；人機(jī)交互；μCOS；嵌入式系統(tǒng)

0 引言
嵌入式設(shè)備的飛速發(fā)展大大豐富了人們的生活，無(wú)論在工業(yè)控制、儀器儀表、通信設(shè)備或是娛樂工具等各個(gè)方面都有嵌入式微處理器在工作，然而，人們要想實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的控制就必須通過用戶界面(User Interface，UI)，所以人們?cè)絹?lái)越關(guān)注UI界面的可用性和用戶使用效率的提高。目前，嵌入式設(shè)備開發(fā)中的UI設(shè)計(jì)多數(shù)采用按鍵控制簡(jiǎn)單的上下翻頁(yè)或滾屏操作，缺少層次性，本設(shè)計(jì)將在S3C44BOX微控制器上植入μCOS系統(tǒng)，采用預(yù)定義的方式，實(shí)現(xiàn)一種多層次、可移植性強(qiáng)的預(yù)定義UI交互。

1 電能計(jì)量終端系統(tǒng)簡(jiǎn)介
為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，需要使用電能計(jì)量終端來(lái)對(duì)多種電源的接入進(jìn)行監(jiān)控，包括直流電和單相、三相交流電。圖1為電能計(jì)量終端的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。它以S3C44BOX微控制器為核心，配有通信電路、LCD顯示電路、按鍵、RS 232和RS 485通信接口以及直流電和單相、三相交流電測(cè)量電路。

電能計(jì)量終端除了具有普通智能儀表所具有的測(cè)量功能、數(shù)據(jù)處理功能和通信功能外，還為用戶提供了友好的UI。通過UI交互，用戶可靈活地切換和查看以下信息：供電電流、供電電壓、累計(jì)供電量、有功功率、停電時(shí)間／來(lái)電時(shí)間、交流負(fù)載的總功率因數(shù)、缺相告警及
電壓值超標(biāo)告警等。另外，還設(shè)有掉電保護(hù)和防雷功能。

2 UI交互電路
圖2為電能計(jì)量終端的UI交互電路框圖，電路中有1個(gè)128×64點(diǎn)陣的LCD顯示器(QC12864B)和6個(gè)按鍵。LCD顯示器每行能顯示16個(gè)英文或8個(gè)中文符號(hào)，共4行。微控制器通過IO來(lái)控制LCD的顯示。因?yàn)長(zhǎng)CD外部接口信號(hào)需要5 V的驅(qū)動(dòng)電平，而微控制器的IO管腳輸出只有3．3 V，不能直接控制，在此使用74LVx245電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD。6個(gè)按鍵分別為上(up)、下(down)、左(left)、右(right)、確定(enter)和取消(esc)鍵，微控制器通過掃描按鍵IO，可得到各個(gè)鍵值。為節(jié)省中斷開銷，6個(gè)按鍵通過與門連接到微控制器的同一個(gè)外部中斷上。利用這6個(gè)按鍵，用戶可以在菜單窗口和監(jiān)控界面之間隨意切換。

3 預(yù)定義UI交互設(shè)計(jì)
UI的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)中文窗口界面，用戶可以在菜單方式下進(jìn)行交互。窗口分為2類：對(duì)話框和菜單，也包括兩者的混合。對(duì)話框用于參數(shù)的輸入輸出顯示；菜單用于響應(yīng)用戶的選擇，根據(jù)用戶的選擇運(yùn)行程序。預(yù)定義的UI。簡(jiǎn)單的說，就是預(yù)定義一個(gè)菜單數(shù)組，由程序解析菜單定義形式。改變菜單數(shù)組中對(duì)應(yīng)項(xiàng)的內(nèi)容，就能設(shè)定菜單顯示的坐標(biāo)、尺寸和內(nèi)容等等性能參數(shù)，而無(wú)需修改解析函數(shù)，因此具有很高的可移植性。