基于μCOS的預定義UI交互設計

摘要：本設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進行實時顯示。基于μCOS的預定義UI交互設計的特點是預定義一個菜單數組，由程序解析菜單定義。菜單項為菜單數組中的一個結構體，通過設置菜單數組就能改變菜單組合形式。菜單項的可響應按鍵集也以結構體的形式定義，結構體的每一元素對應一個可以響應的按鍵，通過按鍵響應動作來實現菜單切換。該設計易于實現多層次菜單，而且具備很好的可移植性，適用于大量中等規模的嵌入式系統應用。運用該設計很好地完成了電能計量終端電參數的實時顯示。
關鍵詞：UI設計；菜單設計；人機交互；μCOS；嵌入式系統

0 引言
嵌入式設備的飛速發展大大豐富了人們的生活，無論在工業控制、儀器儀表、通信設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，人們要想實現對這些設備的控制就必須通過用戶界面(User Interface，UI)，所以人們越來越關注UI界面的可用性和用戶使用效率的提高。目前，嵌入式設備開發中的UI設計多數采用按鍵控制簡單的上下翻頁或滾屏操作，缺少層次性，本設計將在S3C44BOX微控制器上植入μCOS系統，采用預定義的方式，實現一種多層次、可移植性強的預定義UI交互。

1 電能計量終端系統簡介
為實現配電自動化，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結構框圖。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、數據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、缺相告警及
電壓值超標告警等。另外，還設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電平轉換芯片來驅動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控界面之間隨意切換。

3 預定義UI交互設計
UI的設計目標是實現中文窗口界面，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。對話框用于參數的輸入輸出顯示；菜單用于響應用戶的選擇，根據用戶的選擇運行程序。預定義的UI。簡單的說，就是預定義一個菜單數組，由程序解析菜單定義形式。改變菜單數組中對應項的內容，就能設定菜單顯示的坐標、尺寸和內容等等性能參數，而無需修改解析函數，因此具有很高的可移植性。