一種單片機多級菜單的模塊化設計方法

引言
在單片機設計中，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的按鍵操作，以及為響應各種操作而執行的后續處理程序。參考文獻以函數指針為結構元素，把整個(gè)菜單結構拉伸成一個(gè)結構數組，內部包含了全部菜單項。這種方法沒(méi)有將菜單項數據與功能函數分開(kāi)設計，而把菜單項數據寫(xiě)在功能函數中，當菜單項數據需要改變時(shí)，必須修改功能函數，這在很大程度上限制了程序的通用性，不利于程序的維護。參考文獻在前者的基礎上略加改進(jìn)，在原結構體中增加了菜單項顯示文字和按鍵復用標識，這使得結構體較為龐大，且菜單項的文字內容非常固定，保存在EEPROM中，無(wú)法靈活改變顯示內容和位置。參考文獻引入Windows系統下的窗口和消息機制實(shí)現多級菜單設計，該方法需要維護堆棧、消息隊列和窗口定時(shí)器等，設計過(guò)于復雜。
本文旨在提供一個(gè)輕量級的單片機多級菜單實(shí)現方法，以較少的系統資源消耗和簡(jiǎn)單方便的方法完成菜單設計?？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容；二是每個(gè)窗口對應的按鍵定義與響應；三是窗口內菜單項之間切換和窗口之間的切換機制。因此，將菜單分為菜單窗口模塊和鍵盤(pán)處理模塊兩部分，獨立進(jìn)行設計。

1 菜單窗口模塊設計
菜單窗口模塊主要功能是按照菜單窗口切換機制，實(shí)時(shí)完成窗口的顯示控制。
1．1 菜單窗口切換機制
菜單窗口切換機制包括兩點(diǎn)：一是不同窗口之間切換效果的實(shí)現；二是窗口內的同級菜單項之間滾動(dòng)切換效果的實(shí)現。為實(shí)現上述功能，定義了兩個(gè)結構體MenuState和MenuItems。MenuState定義如下：

MenuState是一個(gè)與窗口跳轉和窗口顯示有關(guān)的結構體數組，用于全局調度各窗口之間的切換。其中，CurIndex是窗口的索引值，用來(lái)標識當前窗口。UpIndex、DnIndex、BackIndex用來(lái)標識當有“上頁(yè)”、“下頁(yè)”、“返回”按鍵操作時(shí)，程序應轉向的窗口。其取值為255時(shí)，表示無(wú)轉向窗口，取值在0～254時(shí)表示要轉向的窗口索引，因此本設計可支持255個(gè)菜單窗口，足以滿(mǎn)足工程應用需要。CurOperate是函數指針，用來(lái)指向當顯示當前窗口時(shí)，應執行的窗口顯示控制程序，以實(shí)現窗口的顯示。
MenuItems是一個(gè)菜單項結構體，用以保存當前窗口的全部菜單項的顯示位置和內容，這個(gè)結構體的內容是隨著(zhù)窗口的切換，在新窗口初始化過(guò)程中被更新的。這樣就滿(mǎn)足了窗口的切換和菜單項之間反顯滾動(dòng)的需要。由于只保存與當前窗口有關(guān)的菜單項，因此，該結構體的系統資源消耗很小。

Items包含了當前窗口內的所有菜單項，考慮到有的菜單項是沒(méi)有轉向窗口的，所以對應這種菜單項設置該值為255。當顯示一個(gè)窗口時(shí)，Items會(huì )被填入當前窗口的菜單項信息，并且填寫(xiě)時(shí)是按照菜單項的先后順序依次構建的。這樣當有“上移”、“下移”按鍵操作時(shí)，就可迅速找到目標行，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)獨立命名的函數形式封裝，函數里包括對Items進(jìn)行賦值，在顯示屏指定位置顯示當前窗口的菜單項，以及根據需要完成畫(huà)點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)、畫(huà)按鈕等繪圖操作。這些函數彼此功能獨立，分別對應不同的菜單窗口，僅在窗口切換時(shí)賦予CurOperate即可，因此非常適合多人合作開(kāi)發(fā)。
需要說(shuō)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)現顯示屏的驅動(dòng)程序，對屏進(jìn)行初始化、讀、寫(xiě)等操作，由于不是本文重點(diǎn)，因此這部分內容略過(guò)。