基于二叉树的多层的液晶菜单界面设计 && 资料集锦

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工作需要写一个菜单界面运行在240*128点阵的液晶上，有上、下、确定、返回4个按键。
一、功能分析
        1. 菜单需要完成的功能是：
        实时显示环境A中的若干传感器值（传感器数量大于液晶可以显示的最大值时，还需要翻页功能），实时显示环境B中的若干传感器值，时间显示和设置，系统信息和帮助信息。
        2. 菜单界面的布局
        目前分为3种：
                (1) 主菜单停留在屏幕上，下级菜单被选中后显示；
                (2) 下级菜单显示时，上级菜单消失；
                (3) 图形文字结合显示；
                由于240*128点阵的液晶，行最多显示15个16*16汉字，列最多显示8个汉字，液晶可显示8行15列，采用布局(1)，
                如图示：
液晶界面基本布局图 (原文件名:液晶界面基本布局图.png)
        3. 从功能需求上看，这是一个简单的界面，配有简单的按键操作：
                (1) “上”、“下”键在“环境A传感器值”，“环境B传感器值”，“时间设置”，“系统信息”4个菜单之间切换；
                (2) “确定键”进入下级（子级）菜单，这里是显示信息，设置时间等；
                (3) “返回键”返回上级（父级）菜单；
                (4) “确定键”进入“时间设置”菜单后，“上下键”设置时间，“确定键”在年月日时分秒间切换，“返回键”完成时间设置；
        基本功能完成后，进一步完善：
                (5) 对于“系统信息”和“传感器值”这种类型的菜单，对应的子菜单只是显示某些信息，没有第二级需要继续选择的菜单项，故，当“当前菜单”为此类型时，不通过“确定键”直接显示相应的信息；
                (6) 当“环境A”的传感器个数>8时，需要分2页显示，此时，按“确定键”翻页；

这份界面经历了3个版本，每次都有主要参考的代码资料。（说借鉴或着抄都可以，但也有我自己的构思，尤其是最后一个版本）

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二、参考版本
第1个版本，参考的是《一个占用内存极少的菜单系统的实现》 http://goo.gl/hKBsK  
作者公布了代码，但更令人钦佩的是很有耐心的写了份pdf教程，很有借鉴意义。但这个方案，菜单结构复杂增删不便，可维护性差，可移植性差。论坛上坛兄  a730598 《借阿莫的宝地开源个原创的LCD菜单内核》的帖子http://goo.gl/XhWao 分析的很细致。

第2个版本，同事给的，是一个多叉树的菜单设计。
关键在于菜单结构的设计，每个菜单都是一个节点，为了在父子兄菜单间切换，这个节点信息必须包含父、子、左兄弟、右兄弟节点链接，而且必须手动建立链接关系。但由于每个菜单的下级菜单个数不同，难以用统一的数据结构描述这种关系。
如图：
多叉树菜单、二叉树菜单 (原文件名:多叉树菜单、二叉树菜单.jpg)
例如：a，b是兄弟菜单；a的左右兄弟都是b，b的左右兄弟都是a，但若a，b中间增加了c，变成了3兄弟a，c，b，上述关系必须更改：a的左兄弟是b，右兄弟是C，……，这些链接关系必须手动建立，一旦有增删，必须更新。
建立上述关系后，菜单间的切换很统一很方便：“确定键”当前菜单项->子菜单，若无子，则“当前菜单->功能函数”；“返回键”当前菜单->父菜单；“上”当前菜单->左兄弟；“下”当前菜单->右兄弟。但缺点也很明显。

第3个版本，参考 彭良清《基于节点编号的通用树状菜单设计方法与实现》http://goo.gl/hKBsK
这是我在下面会要重点说的，作者给出的方法是真好呀。我先copy下作者论文中的一些话：
界面设计的流程要把按键和菜单显示作为一个整体设计协同处理；
树形菜单以2层为限，选择级数超过3级，操作不便；
菜单布局，同一系统中应保持界面的一致性；菜单子项使用频率大，置前；
一个菜单（menu）是包含多个固定条目内容（菜单项menu item），并同时在屏幕上显示或消失的矩形窗口。

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三、我的总结
菜单类型不同，对按键的响应不同。比如，某些菜单“确定键”进入子菜单，其它则执行某种功能（保存啦，退出啦，时间设置啦，输入参数啦，显示某些信息啦）。尤其是当按键少的时候，按键必须具有复用功能，问题是，怎么让程序知道此时此地“确定”是进入子菜单，它时它地“确定”是执行某个特殊的功能函数。（当按键多的时候，不通过菜单选择，通过按键，直接执行某种功能函数，这个本程序没有涉及到）

为了设计一个结构、流程清晰的界面，首先分析菜单的行为，对菜单进行分类：
                1st. 选择型菜单：当然就是菜单间的切换了
                2nd. 功能型菜单：
                        i. 功能1型，执行某个操作
                        ii. 功能2型，允许用户输入信息或设置（如时间设置）
                        iii. 功能3型，单向不受控的显示窗口\\菜单（系统信息、帮助信息等）
然后建立菜单信息的结构：
       typedef struct menu
        {
                uint8 ID;                    /*menu的唯一标识码*/
                MenuInfo item[10];     /*结构体数组，本级menu包含的menuitem信息：显示位置，名称*/
                uint8 items_num;        /*本级menu的menuitem个数*/
                /*和其它menu的关系，由程序完成，初始化NULL即可*/
                struct menu *father,    /*父辈menu*/
                        *son,                 /*长子menu*/
                        *obrother,         /*兄menu elderbrother*/
                        *ybrother;          /*弟menu youngerbrother*/
                uint8 item_sn_cur;       /*当前menuitem序号(serial number),0~(itemnum-1)*/
                uint8 menu_type;        /*menu类型*/
        } Menu;
虽然这个二叉树的菜单设计，看上去和第2个版本多叉树类似，仍需要建立菜单节点之间的父子兄弟的关系。但这只是貌似相同，这2个有很大的区别。上一张图形象地显示了2者间的区别，更详细的见论文《基于节点编号的通用树状菜单设计方法与实现》中的图6，7。
多叉树菜单间的切换在第2个版本中有讲，它需要手动建立所有父子兄弟间的链接关系。
二叉树也需要建立这种关系，但这是通过一种ID编号规则（详见论文《基于节点》3(6)）建立的，程序根据确立的ID编号规则初始化节点链接关系。显而易见的好处是，当我们需要增删节点或者改变节点位置时，只需要重新分配这个惟一的ID号即可。程序根据当前节点（菜单）的ID号，就可以寻找 到它的父子兄弟菜单，具体方法是，所有的菜单存在数组内的，通过for循环匹配ID，匹配即为当前菜单，当前菜单->父菜单，就找到了它的父菜单。

因此，本菜单的关键是，根据我们自己定义的ID编号规则，建立这样一个二叉树的菜单结构；然后，根据菜单类型，确立对按键响应的整个程序流程。
《基于节点》提出的程序流程是：
                While (1)
                {
                    键值 =  获取按键值的函数( );
                    当前菜单 = 菜单选择函数(当前菜单，键值);
                    if (当前菜单 == 选择型菜单)
                        continue;
                    switch (当前菜单->ID)      /* 功能型菜单代码调用 */
                    {
                    case ID_1:
                        功能函数 ID_1();
                        break;   
                    case ID_2:
                       ……
                    }
                }
               
                菜单选择函数(当前菜单, 键值)
                {
                    swithc (键值)
                    {
                    case     上：当前菜单 = 当前菜单->兄; break;
                    case     下：当前菜单 = 当前菜单->弟; break;
                    case 确定：当前菜单 = 当前菜单->父; break;
                    case 返回：当前菜单 = 当前菜单->子; break;
                    }
                    return  (当前菜单);
                }
清晰，明了，易维护，易移植。

但是，我需要设置时间，我只有4个按键，因此，上下键必须复用，上述流程会有冲突。
我的改进是：
                While (1)
                {
                    键值 =  获取按键值的函数( );
                    当前菜单 = 菜单界面执行函数(当前菜单，键值);
                     键值 = 空； /* 避免无键按下时,程序重复执行上次操作 */
                }
               
                 菜单界面执行函数(当前菜单，键值)
                {
                    switch (菜单类型 )
                    {
                    case 选择型菜单:   
                        当前菜单 = 菜单选择函数(当前菜单，键值);    break;    /* 此函数和上一个流程的函数一样 */
                    case 功能1型(执行某个操作):
                        当前菜单 = 功能型菜单代码调用;   break;
                    case 功能2型(允许用户输入信息或设置（如时间设置）):
                        当前菜单 = 对应的功能函数;    break;
                    case 功能3型(单向不受控的显示窗口\\菜单, 系统信息、帮助信息等):
                         当前菜单 = 对应的功能函数;    break;        
                    }
                    return (当前菜单);
                }        
               
整个框架搭好之后，需要考虑细节，这些细节很容易在上述框架中实现：
        1. 屏幕刷新，有键按下时刷新界面，避免屏幕的闪烁；数据的更新通过不断写入的方式而非清屏刷新；
        2. 当前菜单的维护，分析所有可能改变当前菜单的函数，通过函数参数传递和返回值的方式，尽量避免使用全局变量；
        3. 通过ID编号规则初始化节点间的链接关系，必然有垃圾链接，比如，主菜单无父节点，最底层菜单无子节点，如何避免在这些地方跑飞；
        4. 对于多级菜单，父子菜单切换时高亮或反显的维护问题；
        5. 如何实现一.3.(5)(6)的扩展功能。

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四、结束啦
上述提到的所有资料我放在了我的共享空间  http://goo.gl/4N1EQ
包括 1. 主题为“多层菜单界面设计”的小论文和资料
       2.  我用到的液晶驱动芯片t6963C的论文和资料
       3. 这个液晶多层菜单界面的代码
这是对我着手写界面（或者说开始编程生涯）5个月的一点儿总结，当然也不是每天都在写，还有其它好多的工作呢。我还是有点进步哒。
不过硬伤是明显的，编程经验少、编写代码少、数据结构和算法知识缺陷、操作系统知识匮乏到简直不懂……
这个界面只能用在简单的系统上，对于复杂的系统则难以为继。
我真心希望有人能阅读我写的代码，即使风格很糟糕，然后说点什么，这对我很有帮助。
我的共享空间里可以下载到源码。
由于深刻和直接地体会到阅读没有注释的代码的痛苦和难耐，我在自己的代码里写了挺多注释，并且努力保持注释和代码的一致性；同样的原因，我也没有直接贴上代码了事，而是分析了我写代码的思路、程序的流程，留给自己，也留给需要的人；真心认为程序的流程远比代码本身更重要。

Leekp 2011年9月21日2时0分

wllis

顶一个[s:6]

longxuekai

这也属于ARM

wangdanq

谢谢楼主分享