一種單片機(jī)多級(jí)菜單的模塊化設(shè)計(jì)方法

引言
在單片機(jī)設(shè)計(jì)中，往往需要在顯示屏上顯示多級(jí)操作菜單，每級(jí)菜單都有一些菜單項(xiàng)和對(duì)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(gè)菜單結(jié)構(gòu)拉伸成一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組，內(nèi)部包含了全部菜單項(xiàng)。這種方法沒有將菜單項(xiàng)數(shù)據(jù)與功能函數(shù)分開設(shè)計(jì)，而把菜單項(xiàng)數(shù)據(jù)寫在功能函數(shù)中，當(dāng)菜單項(xiàng)數(shù)據(jù)需要改變時(shí)，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(xiàng)顯示文字和按鍵復(fù)用標(biāo)識(shí)，這使得結(jié)構(gòu)體較為龐大，且菜單項(xiàng)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(shí)現(xiàn)多級(jí)菜單設(shè)計(jì)，該方法需要維護(hù)堆棧、消息隊(duì)列和窗口定時(shí)器等，設(shè)計(jì)過于復(fù)雜。
本文旨在提供一個(gè)輕量級(jí)的單片機(jī)多級(jí)菜單實(shí)現(xiàn)方法，以較少的系統(tǒng)資源消耗和簡(jiǎn)單方便的方法完成菜單設(shè)計(jì)?？紤]到菜單程序需要具備3個(gè)基本要素：一是每個(gè)菜單窗口要顯示的內(nèi)容；二是每個(gè)窗口對(duì)應(yīng)的按鍵定義與響應(yīng)；三是窗口內(nèi)菜單項(xiàng)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(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 菜單窗口模塊設(shè)計(jì)
菜單窗口模塊主要功能是按照菜單窗口切換機(jī)制，實(shí)時(shí)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(diǎn)：一是不同窗口之間切換效果的實(shí)現(xiàn)；二是窗口內(nèi)的同級(jí)菜單項(xiàng)之間滾動(dòng)切換效果的實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)上述功能，定義了兩個(gè)結(jié)構(gòu)體MenuState和MenuItems。MenuState定義如下：

MenuState是一個(gè)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(shí)當(dāng)前窗口。UpIndex、DnIndex、BackIndex用來標(biāo)識(shí)當(dāng)有“上頁”、“下頁”、“返回”按鍵操作時(shí)，程序應(yīng)轉(zhuǎn)向的窗口。其取值為255時(shí)，表示無轉(zhuǎn)向窗口，取值在0～254時(shí)表示要轉(zhuǎn)向的窗口索引，因此本設(shè)計(jì)可支持255個(gè)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(shí)，應(yīng)執(zhí)行的窗口顯示控制程序，以實(shí)現(xiàn)窗口的顯示。
MenuItems是一個(gè)菜單項(xiàng)結(jié)構(gòu)體，用以保存當(dāng)前窗口的全部菜單項(xiàng)的顯示位置和內(nèi)容，這個(gè)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(xiàng)之間反顯滾動(dòng)的需要。由于只保存與當(dāng)前窗口有關(guān)的菜單項(xiàng)，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(xiàng)，考慮到有的菜單項(xiàng)是沒有轉(zhuǎn)向窗口的，所以對(duì)應(yīng)這種菜單項(xiàng)設(shè)置該值為255。當(dāng)顯示一個(gè)窗口時(shí)，Items會(huì)被填入當(dāng)前窗口的菜單項(xiàng)信息，并且填寫時(shí)是按照菜單項(xiàng)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(shí)，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(gè)菜單窗口都以一個(gè)獨(dú)立命名的函數(shù)形式封裝，函數(shù)里包括對(duì)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(xiàng)，以及根據(jù)需要完成畫點(diǎn)、畫線、畫按鈕等繪圖操作。這些函數(shù)彼此功能獨(dú)立，分別對(duì)應(yīng)不同的菜單窗口，僅在窗口切換時(shí)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(diǎn)陣液晶屏，使用時(shí)需要實(shí)現(xiàn)顯示屏的驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)屏進(jìn)行初始化、讀、寫等操作，由于不是本文重點(diǎn)，因此這部分內(nèi)容略過。