基于Virtools 和串口通信的界面交互性的設計與實現

摘 要：本文介紹了一種采用Virtools 和串口通信實現人機界面交互的設計方法。下位機通過 串口通信的方式將采集的數據傳給上位機，上位機通過Virtools 的行為模組對這些數據進行處理， 并根據處理結果做出響應，從而實現人機界面的交互。

1 引言

用戶界面設計是屏幕產品的重要組成部分，它為人機交互構建了一個溝通環境。其中交互性設 計是用戶界面設計中的重要內容之一。交互設計的目的是讓用戶能夠簡單方便地使用產品，任何產 品功能的實現都是通過人機交互完成的。現以單片機為核心的嵌入式應用中界面交互性設計為例具 體介紹其實現方法。

2 總體設計方案

總體設計方案如圖 1 所示。

圖 1 總體設計圖

以單片機為核心的下位機主要是負責采集處理數據信息，在接到上位機的數據請求的時候發送 數據給上位機。編寫上位機端的串口通信程序，用于處理串口信息并且把處理過后的消息發送給 Virtools。在Virtools 中設計消息解釋執行行為模組，將解釋出的相應動作信息發送給界面控制程序， 最后由其完成屏幕的輸出。同時協調Virtools 中各行為模組的工作，使之達到良好的演示效果。

3 串口通信設計與實現

串口通信是指外設和計算機間，通過數據信號線、地線、控制線等，按位進行傳輸數據的一種 通信方式。這種通信方式使用的數據線少。本文的串口通信設計包括下位機端的串口通信模塊和上 位機端的串口通信模塊。

3.1 下位機的串口通信模塊

下位機的串口通信模塊通過串口完成與上位機的通信，在接到上位機數據請求后將采集的數據 信息發送給上位機。 在設計中首先設定定時器 T1 為串口波特率發生器，設定波特率為19200bps；上位機發送數據 請求后觸發下位機串口中斷，為了能夠快速的響應上位機的請求，減少上位機的等待，將串口中斷 的優先級設置為最高；下位機會優先調用通信模塊響應該中斷，通信模塊首先判斷請求消息是否正 確，在確定是正確的請求消息后，從緩沖區中取出數據，封裝成一條消息M 消息碼R（如M01R）， 通過串口發送給上位機。通信模塊具備一定過濾及容錯能力。

下面重點介紹一下串口通信模塊的處理方式。

串口通信模塊采用中斷處理方式，每完整地接收到一個字符或發送完一個字符都會觸發該中斷， 進入到相應的中斷處理函數中。中斷處理函數涉及到接收和發送兩個部分，因此在中斷處理函數開 始的部分就判斷是接收引發的中斷，還是發送引發的中斷。如果是接收中斷，在接收中斷中每接收 一個字符都要判斷，確定是否為上位機發送過來的請求消息，如果不是放棄當前接收到的內容，從 頭開始接收；如果是，則響應上位機的數據請求，將接收態改為發送態，然后向上位機發送通信緩 沖區中的第一個字符，每發送一個字符會產生中斷，在下次中斷中再發送下一字符，按此過程直到 發送完畢。

3.2 上位機的串口通信模塊

上位機的串口通信模塊通過串口向下位機發送請求信息，處理下位機返回的數據信息，并將其 發送給處理這些信息的行為模組。這一過程是循環執行的。該程序是與下位機協同工作的唯一接口， 是聯系界面和下位機的橋梁。它的處理流程如圖2 所示。

圖 2 上位機串口通信模塊處理流程圖

上位機的串口通信程序是通過調用 Windows 提供的有關串口操作的API 函數完成的。首先創建 了基礎串口類_base_com，在其中實現基本信息配置、打開、關閉串口等基礎功能。為了實現異步發 送和異步接收，在_base_com 類的基礎上派生出異步串口通信類_sync_com 完成異步的數據傳輸。