基于μCOS的預(yù)定義UI交互設(shè)計

摘要：本設(shè)計用于電能計量終端的人機交互，對直流電和單相、三相交流電的電參數(shù)進行實時顯示。基于μCOS的預(yù)定義UI交互設(shè)計的特點是預(yù)定義一個菜單數(shù)組，由程序解析菜單定義。菜單項為菜單數(shù)組中的一個結(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)體的每一元素對應(yīng)一個可以響應(yīng)的按鍵，通過按鍵響應(yīng)動作來實現(xiàn)菜單切換。該設(shè)計易于實現(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。運用該設(shè)計很好地完成了電能計量終端電參數(shù)的實時顯示。
關(guān)鍵詞：UI設(shè)計；菜單設(shè)計；人機交互；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方面都有嵌入式微處理器在工作，然而，人們要想實現(xiàn)對這些設(shè)備的控制就必須通過用戶界面(User Interface，UI)，所以人們越來越關(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)計多數(shù)采用按鍵控制簡單的上下翻頁或滾屏操作，缺少層次性，本設(shè)計將在S3C44BOX微控制器上植入μCOS系統(tǒng)，采用預(yù)定義的方式，實現(xiàn)一種多層次、可移植性強的預(yù)定義UI交互。

1 電能計量終端系統(tǒng)簡介
為實現(xiàn)配電自動化，需要使用電能計量終端來對多種電源的接入進行監(jiān)控，包括直流電和單相、三相交流電。圖1為電能計量終端的硬件系統(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、三相交流電測量電路。

電能計量終端除了具有普通智能儀表所具有的測量功能、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、累計供電量、有功功率、停電時間／來電時間、交流負載的總功率因數(shù)、缺相告警及
電壓值超標(biāo)告警等。另外，還設(shè)有掉電保護和防雷功能。

2 UI交互電路
圖2為電能計量終端的UI交互電路框圖，電路中有1個128×64點陣的LCD顯示器(QC12864B)和6個按鍵。LCD顯示器每行能顯示16個英文或8個中文符號，共4行。微控制器通過IO來控制LCD的顯示。因為LCD外部接口信號需要5 V的驅(qū)動電平，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)換芯片來驅(qū)動LCD。6個按鍵分別為上(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，可得到各個鍵值。為節(jié)省中斷開銷，6個按鍵通過與門連接到微控制器的同一個外部中斷上。利用這6個按鍵，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
UI的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)中文窗口界面，用戶可以在菜單方式下進行交互。窗口分為2類：對話框和菜單，也包括兩者的混合。對話框用于參數(shù)的輸入輸出顯示；菜單用于響應(yīng)用戶的選擇，根據(jù)用戶的選擇運行程序。預(yù)定義的UI。簡單的說，就是預(yù)定義一個菜單數(shù)組，由程序解析菜單定義形式。改變菜單數(shù)組中對應(yīng)項的內(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)，而無需修改解析函數(shù)，因此具有很高的可移植性。