基于AVR單片機的控制系統設計

　　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對應菜單節點的全局菜單節點指針即可。當用戶按下“ESC”鍵時，菜單指針指向當前節點的父節點，按下“Enter”鍵時，則指針指向對應節點的子節點。

　　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據結構，我們將菜單的數據結構定義為(C語言實現)。

　　圖3 menuselect函數的流程圖

　　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容，將此信息放在對應的displaymenu函數中可以節省數據空間，不用對于功能型菜單建立額外的ID與處理函數間的對應關系表，從而實現功能型菜單和顯示型菜單的一致性操作。一個供參考的執行函數可以寫作：

　　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據量變得較小，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行性菜單，只需要修改對應的菜單結構的數組即可，而不必修改對應的執行代碼。經過這樣的簡化后，發現對于菜單數較多的多通道輸入/輸出系統，系統RAM區還是不夠用。對于一個8輸入通道的系統，每個通道的參數設置項可能多達40項，總菜單節點大于300個，每個節點占用14B，則整個菜單節點所占的RAM已超過4K，所以這種方式還是需要進一步改進。

　　注意到多通道的參數設置項完全相同，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。可以定義一種Sibling菜單，從而刪去ID為112～118以及ID為122的菜單節點和子節點(虛線框所示)，其上級菜單(ID為11和ID為12)的項目中的total值均變為1.為了區別不同的通道分支，有兩種實現辦法：

　　一種處理方法采用全局變量

　　增加一個g_CODER_Channel_Number的全局變量，用于保存當前的通道號。在menuselect函數中，增加一個針對本系統設計的一個判斷，當ID為11時，則不修改對應的g_pmenu->cur，而是直接修改變量g_CODER_Channel_Number，進入對應的顯示函數后，直接根據g_CODER_Channel_Number判斷通道號，從而輸出對應的值。這種方法不需要改變系統設計的結構，但需要針對不同的系統修改主處理函數menuselect.

　　另一種處理方法在菜單結構中增加一個MenuSibling結構，定義為

　　typedef struct _menuSibling{

　　signedcharcur;signedchartotal;}SIBLING;同時對應的菜單結構修改為typedefstructmenu{……

　　SIBLINGSibling;}MENU;

　　這樣，ID為11的結構項的Sibling.total為8，Sibling.cur為當前的子菜單項。判斷到total>0且Sibling.total>0時，可知其下一級菜單為SIB2LING菜單，此時以前需修改cur想的操作則修改Sibling.cur即可。這種設計下，每個節點增加了2B的空間，但是保證的程序的一致性，對于不同的系統其設計基本一致。

　　以上菜單項的設計用于系統設置部分，當退出系統設置時，即進入系統循環檢測部分。單片機通過RS-485接口檢測各個通道是否正常，當正常時則顯示為綠燈，出現異常則顯示為紅燈，黃燈為中間狀態。指示燈的流程參見圖4.

　　圖4循環檢測的指示燈流程

　　結束語

　　按照本文提供的方法優化后的設計，可以滿足大多數的多通道輸入/輸出系統的控制系統的需要，整個系統的設計主要在于建立一個菜單樹，將對應的節點編號，再編寫對應的節點處理函數即可。這種設計使得程序的開發、維護都很容易，具有較強的可擴展性和可移植性。