基于AVR单片机的控制系统设计

　　对于用户按键操作切换不同的菜单时，我们只需修改一个指向对应菜单节点的全局菜单节点指针即可。当用户按下“ESC”键时，菜单指针指向当前节点的父节点，按下“Enter”键时，则指针指向对应节点的子节点。

　　用于AVR单片机的RAM空间较小，只有4KB，我们需设计一种合理而简洁的数据结构，我们将菜单的数据结构定义为(C语言实现)。

　　图3 menuselect函数的流程图

　　将菜单分为显示型菜单和功能性菜单，显示型菜单项用于切换各级菜单，功能型菜单则执行最底层菜单所对应的操作，total变量为0则表示为功能型菜单，大于0则表示选择型菜单。通过菜单的ID，即可以知道当前菜单的显示位置和内容，将此信息放在对应的displaymenu函数中可以节省数据空间，不用对于功能型菜单建立额外的ID与处理函数间的对应关系表，从而实现功能型菜单和显示型菜单的一致性操作。一个供参考的执行函数可以写作：

　　if(g_pmenu->total>0)

　　{ g_pmenu=menuselect(g_pmenu，Key);} else {(g_pmenu->displaymenu)(g_pmenu->ID，g_pmenu->cur);}

　　其中menuselect函数用于切换对应的菜单子项，按键为“UP”键和“DOWN”键时，只需修改g_pmune->cur即可;按下“ENTER”键时，则g_pmenu=g_pmenu->down，再根据cur值，g_pmenu=g_pmenu->right;按下“ESC”键，则g_pmenu=g_pmenu->up.

　　这种设计使得代码数据量变得较小，同时增强了程序的扩展性，需要增加或修改菜单项时，不论是功能型菜单还是执行性菜单，只需要修改对应的菜单结构的数组即可，而不必修改对应的执行代码。经过这样的简化后，发现对于菜单数较多的多通道输入/输出系统，系统RAM区还是不够用。对于一个8输入通道的系统，每个通道的参数设置项可能多达40项，总菜单节点大于300个，每个节点占用14B，则整个菜单节点所占的RAM已超过4K，所以这种方式还是需要进一步改进。

　　注意到多通道的参数设置项完全相同，ID为111，112，。，118的菜单分支完全一样，ID为121和122的菜单分支也完全相同。可以定义一种Sibling菜单，从而删去ID为112～118以及ID为122的菜单节点和子节点(虚线框所示)，其上级菜单(ID为11和ID为12)的项目中的total值均变为1.为了区别不同的通道分支，有两种实现办法：

　　一种处理方法采用全局变量

　　增加一个g_CODER_Channel_Number的全局变量，用于保存当前的通道号。在menuselect函数中，增加一个针对本系统设计的一个判断，当ID为11时，则不修改对应的g_pmenu->cur，而是直接修改变量g_CODER_Channel_Number，进入对应的显示函数后，直接根据g_CODER_Channel_Number判断通道号，从而输出对应的值。这种方法不需要改变系统设计的结构，但需要针对不同的系统修改主处理函数menuselect.

　　另一种处理方法在菜单结构中增加一个MenuSibling结构，定义为

　　typedef struct _menuSibling{

　　signedcharcur;signedchartotal;}SIBLING;同时对应的菜单结构修改为typedefstructmenu{……

　　SIBLINGSibling;}MENU;

　　这样，ID为11的结构项的Sibling.total为8，Sibling.cur为当前的子菜单项。判断到total>0且Sibling.total>0时，可知其下一级菜单为SIB2LING菜单，此时以前需修改cur想的操作则修改Sibling.cur即可。这种设计下，每个节点增加了2B的空间，但是保证的程序的一致性，对于不同的系统其设计基本一致。

　　以上菜单项的设计用于系统设置部分，当退出系统设置时，即进入系统循环检测部分。单片机通过RS-485接口检测各个通道是否正常，当正常时则显示为绿灯，出现异常则显示为红灯，黄灯为中间状态。指示灯的流程参见图4.

　　图4循环检测的指示灯流程

　　结束语

　　按照本文提供的方法优化后的设计，可以满足大多数的多通道输入/输出系统的控制系统的需要，整个系统的设计主要在于建立一个菜单树，将对应的节点编号，再编写对应的节点处理函数即可。这种设计使得程序的开发、维护都很容易，具有较强的可扩展性和可移植性。