基于AVR單片機的控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件體系分為幾個部分：

(1)系統(tǒng)的循環(huán)檢測部分，用于檢測各通道的系統(tǒng)設備工作是否正常，出現(xiàn)異常時則通過三色指示燈報警(綠色代表正常，紅色代表異常，黃色為中間狀態(tài))。
(2)系統(tǒng)的設置部分，接受用戶按鍵，用戶可以在GUI上設置希望設置的參數(shù)。
(3)網(wǎng)絡接口部分，此時單片機系統(tǒng)不參與設置，主要功能將網(wǎng)絡部分獲得的數(shù)據(jù)導至各通道。軟件系統(tǒng)的核心部分在于菜單結(jié)構(gòu)的設計。

本系統(tǒng)采用一種基于節(jié)點編號的三叉樹狀菜單的設計。將整個菜單看作一個菜單樹，每個界面對應于樹中的一個節(jié)點，父節(jié)點為當前菜單的上一級菜單；右節(jié)點為當前菜單的“兄弟”菜單，亦即上級菜單的其余子菜單。

我們采用對節(jié)點編號的方式將整個菜單樹串起來，通過識別節(jié)點編號(ID)就能知道該節(jié)點處于哪一級菜單，同時也便于我們將菜單數(shù)初始化。編號方式：每級子菜單的編號為上級父菜單ID乘以10再加上該級子菜單在上級菜單中對應的子項號(1，2，3.)，我們將根節(jié)點ID編號為1，則根節(jié)點菜單的子菜單對應的ID分別為11，12，13。ID為11的節(jié)點的下級菜單ID為：111，112，113。一個樹型結(jié)構(gòu)菜單的結(jié)構(gòu)和ID編號的實例如圖2所示。

Typedef structmenu{
long ID; / /當前菜單ID
void ( * disp laymenu) ( long i, unsigned char j) ; / /當前菜單對應處理函數(shù)
char cur; / /當前菜單子項
char total; / /子菜單總數(shù)
structmenu * up, * down, * right; / /毗鄰子菜單
}MENU;

圖2　一個菜單樹的實例

對于用戶按鍵操作切換不同的菜單時，我們只需修改一個指向?qū)藛喂?jié)點的全局菜單節(jié)點指針即可。當用戶按下“ESC”鍵時，菜單指針指向當前節(jié)點的父節(jié)點，按下“Enter”鍵時，則指針指向?qū)?jié)點的子節(jié)點。

用于AVR單片機的RAM空間較小，只有4KB，我們需設計一種合理而簡潔的數(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語言實現(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，顯示型菜單項用于切換各級菜單，功能型菜單則執(zhí)行最底層菜單所對應的操作，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。通過菜單的ID，即可以知道當前菜單的顯示位置和內(nèi)容，將此信息放在對應的displaymenu函數(shù)中可以節(jié)省數(shù)據(jù)空間，不用對于功能型菜單建立額外的ID與處理函數(shù)間的對應關系表，從而實現(xiàn)功能型菜單和顯示型菜單的一致性操作。一個供參考的執(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)用于切換對應的菜單子項，按鍵為“UP”鍵和“DOWN”鍵時，只需修改g_pmune->cur即可；按下“ENTER”鍵時，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。

這種設計使得代碼數(shù)據(jù)量變得較小，同時增強了程序的擴展性，需要增加或修改菜單項時，不論是功能型菜單還是執(zhí)行性菜單，只需要修改對應的菜單結(jié)構(gòu)的數(shù)組即可，而不必修改對應的執(zhí)行代碼。經(jīng)過這樣的簡化后，發(fā)現(xiàn)對于菜單數(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。對于一個8輸入通道的系統(tǒng)，每個通道的參數(shù)設置項可能多達40項，總菜單節(jié)點大于300個，每個節(jié)點占用14B，則整個菜單節(jié)點所占的RAM已超過4K，所以這種方式還是需要進一步改進。