基于AVR單片機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　對(duì)于用戶按鍵操作切換不同的菜單時(shí)，我們只需修改一個(gè)指向?qū)?yīng)菜單節(jié)點(diǎn)的全局菜單節(jié)點(diǎn)指針即可。當(dāng)用戶按下“ESC”鍵時(shí)，菜單指針指向當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，按下“Enter”鍵時(shí)，則指針指向?qū)?yīng)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。

　　用于AVR單片機(jī)的RAM空間較小，只有4KB，我們需設(shè)計(jì)一種合理而簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們將菜單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義為(C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn))。

　　圖3 menuselect函數(shù)的流程圖

　　將菜單分為顯示型菜單和功能性菜單，顯示型菜單項(xiàng)用于切換各級(jí)菜單，功能型菜單則執(zhí)行最底層菜單所對(duì)應(yīng)的操作，total變量為0則表示為功能型菜單，大于0則表示選擇型菜單。通過(guò)菜單的ID，即可以知道當(dāng)前菜單的顯示位置和內(nèi)容，將此信息放在對(duì)應(yīng)的displaymenu函數(shù)中可以節(jié)省數(shù)據(jù)空間，不用對(duì)于功能型菜單建立額外的ID與處理函數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，從而實(shí)現(xiàn)功能型菜單和顯示型菜單的一致性操作。一個(gè)供參考的執(zhí)行函數(shù)可以寫作：

　　if(g_pmenu->total>0)

　　{ g_pmenu=menuselect(g_pmenu，Key);} else {(g_pmenu->displaymenu)(g_pmenu->ID，g_pmenu->cur);}

　　其中menuselect函數(shù)用于切換對(duì)應(yīng)的菜單子項(xiàng)，按鍵為“UP”鍵和“DOWN”鍵時(shí)，只需修改g_pmune->cur即可;按下“ENTER”鍵時(shí)，則g_pmenu=g_pmenu->down，再根據(jù)cur值，g_pmenu=g_pmenu->right;按下“ESC”鍵，則g_pmenu=g_pmenu->up.

　　這種設(shè)計(jì)使得代碼數(shù)據(jù)量變得較小，同時(shí)增強(qiáng)了程序的擴(kuò)展性，需要增加或修改菜單項(xiàng)時(shí)，不論是功能型菜單還是執(zhí)行性菜單，只需要修改對(duì)應(yīng)的菜單結(jié)構(gòu)的數(shù)組即可，而不必修改對(duì)應(yīng)的執(zhí)行代碼。經(jīng)過(guò)這樣的簡(jiǎn)化后，發(fā)現(xiàn)對(duì)于菜單數(shù)較多的多通道輸入/輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)RAM區(qū)還是不夠用。對(duì)于一個(gè)8輸入通道的系統(tǒng)，每個(gè)通道的參數(shù)設(shè)置項(xiàng)可能多達(dá)40項(xiàng)，總菜單節(jié)點(diǎn)大于300個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)占用14B，則整個(gè)菜單節(jié)點(diǎn)所占的RAM已超過(guò)4K，所以這種方式還是需要進(jìn)一步改進(jìn)。

　　注意到多通道的參數(shù)設(shè)置項(xiàng)完全相同，ID為111，112，。，118的菜單分支完全一樣，ID為121和122的菜單分支也完全相同?？梢远x一種Sibling菜單，從而刪去ID為112～118以及ID為122的菜單節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)(虛線框所示)，其上級(jí)菜單(ID為11和ID為12)的項(xiàng)目中的total值均變?yōu)?.為了區(qū)別不同的通道分支，有兩種實(shí)現(xiàn)辦法：

　　一種處理方法采用全局變量

　　增加一個(gè)g_CODER_Channel_Number的全局變量，用于保存當(dāng)前的通道號(hào)。在menuselect函數(shù)中，增加一個(gè)針對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)判斷，當(dāng)ID為11時(shí)，則不修改對(duì)應(yīng)的g_pmenu->cur，而是直接修改變量g_CODER_Channel_Number，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的顯示函數(shù)后，直接根據(jù)g_CODER_Channel_Number判斷通道號(hào)，從而輸出對(duì)應(yīng)的值。這種方法不需要改變系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，但需要針對(duì)不同的系統(tǒng)修改主處理函數(shù)menuselect.

　　另一種處理方法在菜單結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)MenuSibling結(jié)構(gòu)，定義為

　　typedef struct _menuSibling{

　　signedcharcur;signedchartotal;}SIBLING;同時(shí)對(duì)應(yīng)的菜單結(jié)構(gòu)修改為typedefstructmenu{……

　　SIBLINGSibling;}MENU;

　　這樣，ID為11的結(jié)構(gòu)項(xiàng)的Sibling.total為8，Sibling.cur為當(dāng)前的子菜單項(xiàng)。判斷到total>0且Sibling.total>0時(shí)，可知其下一級(jí)菜單為SIB2LING菜單，此時(shí)以前需修改cur想的操作則修改Sibling.cur即可。這種設(shè)計(jì)下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了2B的空間，但是保證的程序的一致性，對(duì)于不同的系統(tǒng)其設(shè)計(jì)基本一致。

　　以上菜單項(xiàng)的設(shè)計(jì)用于系統(tǒng)設(shè)置部分，當(dāng)退出系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，即進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)部分。單片機(jī)通過(guò)RS-485接口檢測(cè)各個(gè)通道是否正常，當(dāng)正常時(shí)則顯示為綠燈，出現(xiàn)異常則顯示為紅燈，黃燈為中間狀態(tài)。指示燈的流程參見(jiàn)圖4.

　　圖4循環(huán)檢測(cè)的指示燈流程

　　結(jié)束語(yǔ)

　　按照本文提供的方法優(yōu)化后的設(shè)計(jì)，可以滿足大多數(shù)的多通道輸入/輸出系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的需要，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要在于建立一個(gè)菜單樹，將對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，再編寫對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處理函數(shù)即可。這種設(shè)計(jì)使得程序的開發(fā)、維護(hù)都很容易，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可移植性。