软键盘产品界面显示的通用程序设计 - 软件编程/OS - 电子

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可视频程序的一个重要特点是：有大量的窗口、对话框等界面与用户进行交互，并根据用户在界面上的操作进行相应的事务处理。设计良好的用户界面不仅可以提高用户与软件的交互效率，而且可以减少用户操作与控制状态转换出错的概率。好的设计界面不但要注意屏幕布局，更在充分理解待完成工作的基础上，快速地构架系统的有效结构，使编程人员有更多的精力去实现系统的处理功能。下面介绍一种在Nucleus仿真器MNT中快速实现产品界面设计的经验。

<strong>1 系统分析</strong>

（1）问题的由来
嵌入式系统是一种软、硬件结合的产物。一个控制类嵌入式产品的软件开发离不开它所依赖的硬件环境。如今有了仿真软件的支持，使得嵌入式系统软件与硬件的开发可以同时进行，也因为嵌入式开发工具的强大，越来越多的软键盘产品在不断问世。无论是仿真开发硬键盘产品，还是开发软键盘产品，待开发软件除显示界面之外，主要处理的是设备与外界环境的复杂交互。由于复合控制行为的数量和种类都不可预测，导致了这类软件设计非常复杂，此时使用常规设计方法，难于充分保证实现每种控制行为的组合，更难于保证控制界面的逐级返回。例如，当开发图1所示的PDA软键盘产品时，其中每项功能的控制界面上都有众多按钮用于接受控制行为，根据用户点击行为的不同，进入下一级不同的界面，或处理不同的事务。尽管有产品可能将固定键盘做成一组固定的硬件按钮，但无论怎样，这类软件都需要为不同的界面设计许多不同的控件，并处理控制行为对应的事务。因此，开发中快速地实现界面显示，可保证有更多的精力处理所有控制行为对应的事务。


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图1 PDA产品的主界面和部分功能操作界面

（2）状态图
美国ATI公司的Nucleus嵌入式操作系统是一个嵌入式系统开发包。该软件包借助Visual C++的调试器和编译器进行程序的调试与编译，基本控制语句标准C语句。使用其中的Nucleus MNT仿真器提供的专用库函数，可以实现产品开发。
为了编写PDA的控制软件，首先分析整个产品的功能，并以状态转换图进行描述。图2是系统记事本部分状态转换图。


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图2 系统记束本部分状态转换图

<strong>2 系统的实现</strong>

2.1 数据结构的建立

通过对状态图的分析得知，整个系统有38种功能不同的控件，共70个。在不同的界面上发生的不同控制行为决定了系统的不同转移状态，并启动响应事务处理。假设全部的数据结构预先定义在pda_init.h文件中，为了完成系统设计，主要需要设计如下数据结构：控件数组、状态控件链、显示状态链、显示状态栈。

（1）控件数组
在Nucleus MNT中，用Window CreateWindow(int wClass,char*ttl,int x,int y,int w,int h,int(*wndProc)(),unsigned long attrib)和CTRL *Control(Window wnd,int type,char name[],int x,int y,int w,int h,int id)函数，可分别创建窗口窗的各种控件，所以设计了一个二维int型控件数组。其中存储的是70个控件的相关参数，函数调用时，直接引用控件数组的不同分量就可以显示出不同的控制界面。控件数组的定义格式为：static int Controls[70][7]；
  

控件属性偏移值LeftTopWidthHeightIDControls[X][Y]Y=0Y=1Y=2Y=3Y=4Y=5Y=6
Controls[X][0]：控件属性，表示控件的类型。例如，0表示按钮，13表示文本输入框，23表示图片，29表示静态文本框，51表示中英字符的三块键盘，52表示数字小键盘，53表示号码查询键盘，54表示计算器键盘。
Controls[X][1]：控件偏移植。作用是区分或设定同一类型不同控件的编号。编号从0开始。例如，对于系统中的17个按钮可分别设置为
{0,0,50,110,60,20,5501},
{0,1,150,110,60,20,5502},
……
{0,16,230,160,35,40,5517}
系统的21个静态文本框分别设置为
{29,17,10,15,50,30,5601},
{29,35,10,40,50,30,5619},
……
{29,38,10,15,50,30,5622}，
偏移值指定的内容是需要显示的字符串，如图3所示。


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Controls[X][2]：控件距所处窗处左边界的距离。
Controls[X][3]：控件距所处窗体右边界的距离。
Controls[X][4]：控件的宽度。
Controls[X][5]：控件的高度。
Controls[X][6]：控件的标识号码，为了系统调用方便而取的编号。

图4 界面控件链

（2）状态控件链
控件链（static int StateControlList[53][6]）是一个动态的单向链表结构。在应用程序初始化阶段，根据对pda_init.h文件中定义的界面控件静态数组的遍历动态生成。当程序进入某个界面时，只要循环显示该链表中的控件即可。
Static int StateControlList[53][6]数组的具体定义格式如下：
　  
Y=0Y=1Y=2Y=3Y=4Y=5StateControlList[X][Y]控件1控件2控件3控件4控件5控件6StateControlList[1][6]464748490NU
其中“控件1”、“控件2”……表示当前状态的第一、第二等控件。数据“46”表示控件数组的第47个控件，与Controls[46][Y]数组中的内容相对应。“0”是控件结束标志，“NULL”表示没有数据。
为了处理方面，在程序初始化的过程中，假设这个静态数组生成了一个单向链表数组，PDAStateControlsList[53]。具体格式如图4所示。


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该链表的每个节点是一个pdacontrolslist型常量，具体结构如下：
struct pdacontrolslist //以下的“X”为控件数组的编号
{
int propertyvalue; //控件属性值，大小等于Controls[X][0]
int default_flag; //缺省偏移值，大小等于Controls[X][1]
int x; //控件距窗体左边界位置，大小等于Controls[X][2]
int y; //控件距离窗体上边界位置，大小等于Controls[X][3]
in w; //控件宽度，大小等于Controls[X][4]
int h; //控件高度，大小等于Controls[X][5]
int idvalue; //控件的id值，大小等于Controls[X][6]
struct pdacontrolslist *next; //指向下一条记录
};

（3）显示状态链

系统各种状态之间的转换用显示状态链（static int ShowStateList[22][11]）进行控制。它是一个动态结构的双向链表，在应用程序初始化阶段，遍历pda_init.h文件中定义的状态转换顺序静态数组，动态生成该状态链。这种数据结构为电话簿和记事本的添加和修改操作提供了方便。由于电话簿和记事本的操作状态转换是单向的，所以采用双向链表结构实现线性状态的前后续状态转换。
Static int ShowStateList[22][11]数组的具体定义格式如下：
　

Y=0Y=1Y=2Y=3Y=4　Y=11ShowStateList[X][Y]状态1状态2状态3状态4状态5…状态11ShowStateList[10][11]3839400NULL…NULL
其中“状态1，2，3……”依次表示当前状态链的不同状态。“0”是结束标志，“NULL”表示没有数据。
在程序初始化的过程中，由这个静态数组生成一个双向链表数组OperationStates[22]。双向链表的每个节点数据域是一个整型常量。它的值等于与其相对应的状态控件链数组（PDAStateControlsList[53]）的下标值。例如，如果节点的数据域为12，则对应 PDAStateControlsList[12]状态控件链。具体的生成格式如图5所示。


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（4）显示状态栈
显示状态栈存放的数据是显示状态编号。具体数据是从初始状态到达当前状态所经过的所有状态，栈数据处理由int StateStackPop()、intStateStackGet()、void StateStackPush(int a)三个函数实现。具体处理情况如图6所示。


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2.2 编程实现

有了以上一套数据结构之后，具体编写程序代码时，根据不同功能所要完成的任务和使用的数据结构，可归类待编写模块，从而提供代码复用率。如电话簿和记事本就可以共用同一套程序代码。因此，关于PDA的所有系统模块划分如图7所示。


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系统各个模块间的连接用状态栈以及一些公共变量实现，根据状态栈的信息确定工作到了哪个状态，根据公共变量获得完成操作所需要的信息。程序每进入一个新模块调用的通用处理函数，先屏蔽主界面上固定键盘内的所有按钮，再显示本界面的按钮，最后将固定按钮连接到进入模块的处理函数中，实现固定键盘操作含义的转变。

<strong>3 小结</strong>

利用状态图分析和以上定义的数据结构，可以进行任何界面的显示。这种编程方法有两大优点。
①快速方便地完成界面的任意修改。当需要改变界面时，只要改变控制数组中的值和控件静态数组中的值即可，无需修改任何代码。
②扩展嵌入式系统功能。只要进一步进行状态图分析，把新功能的状态顺序关系填写到状态链数组中，就可以完成新功能的进入和返回。

<strong>参考文献</strong>

1. 李建兵.来卫国 嵌入式系统编程中的代码优化单片机与嵌入式系统应用 2002(6)
2. Lucy Lockwood.UML China翻组 掌握项目界面设计的可用性规则 2002(2)
3. Rick Grehan.许汝峰 32位嵌入式系统编程 2001
4. 探矽工作室 嵌入式系统圣经 2002
5. 严蔚敏.吴伟民 数据结构 1992
6. 旋极公司 Nucleus系统文档

作 者：北京电子科技学院 章小莉 宋燕红 北京工业大学 王佳宁
来 源：单片机与嵌入式系统应用 2003（8）