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可視頻程序的一個重要特點是：有大量的窗口、對話框等界面與用戶進行交互，并根據(jù)用戶在界面上的操作進行相應的事務處理。設(shè)計良好的用戶界面不僅可以提高用戶與軟件的交互效率，而且可以減少用戶操作與控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換出錯的概率。好的設(shè)計界面不但要注意屏幕布局，更在充分理解待完成工作的基礎(chǔ)上，快速地構(gòu)架系統(tǒng)的有效結(jié)構(gòu)，使編程人員有更多的精力去實現(xiàn)系統(tǒng)的處理功能。下面介紹一種在Nucleus仿真器MNT中快速實現(xiàn)產(chǎn)品界面設(shè)計的經(jīng)驗。 1 系統(tǒng)分析 （1）問題的由來 嵌入式系統(tǒng)是一種軟、硬件結(jié)合的產(chǎn)物。一個控制類嵌入式產(chǎn)品的軟件開發(fā)離不開它所依賴的硬件環(huán)境。如今有了仿真軟件的支持，使得嵌入式系統(tǒng)軟件與硬件的開發(fā)可以同時進行，也因為嵌入式開發(fā)工具的強大，越來越多的軟鍵盤產(chǎn)品在不斷問世。無論是仿真開發(fā)硬鍵盤產(chǎn)品，還是開發(fā)軟鍵盤產(chǎn)品，待開發(fā)軟件除顯示界面之外，主要處理的是設(shè)備與外界環(huán)境的復雜交互。由于復合控制行為的數(shù)量和種類都不可預測，導致了這類軟件設(shè)計非常復雜，此時使用常規(guī)設(shè)計方法，難于充分保證實現(xiàn)每種控制行為的組合，更難于保證控制界面的逐級返回。例如，當開發(fā)圖1所示的PDA軟鍵盤產(chǎn)品時，其中每項功能的控制界面上都有眾多按鈕用于接受控制行為，根據(jù)用戶點擊行為的不同，進入下一級不同的界面，或處理不同的事務。盡管有產(chǎn)品可能將固定鍵盤做成一組固定的硬件按鈕，但無論怎樣，這類軟件都需要為不同的界面設(shè)計許多不同的控件，并處理控制行為對應的事務。因此，開發(fā)中快速地實現(xiàn)界面顯示，可保證有更多的精力處理所有控制行為對應的事務。 
圖1 PDA產(chǎn)品的主界面和部分功能操作界面 （2）狀態(tài)圖 美國ATI公司的Nucleus嵌入式操作系統(tǒng)是一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)包。該軟件包借助Visual C++的調(diào)試器和編譯器進行程序的調(diào)試與編譯，基本控制語句標準C語句。使用其中的Nucleus MNT仿真器提供的專用庫函數(shù)，可以實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 為了編寫PDA的控制軟件，首先分析整個產(chǎn)品的功能，并以狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進行描述。圖2是系統(tǒng)記事本部分狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
圖2 系統(tǒng)記束本部分狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 2 系統(tǒng)的實現(xiàn) 2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 通過對狀態(tài)圖的分析得知，整個系統(tǒng)有38種功能不同的控件，共70個。在不同的界面上發(fā)生的不同控制行為決定了系統(tǒng)的不同轉(zhuǎn)移狀態(tài)，并啟動響應事務處理。假設(shè)全部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)預先定義在pda_init.h文件中，為了完成系統(tǒng)設(shè)計，主要需要設(shè)計如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：控件數(shù)組、狀態(tài)控件鏈、顯示狀態(tài)鏈、顯示狀態(tài)棧。 （1）控件數(shù)組 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)函數(shù)，可分別創(chuàng)建窗口窗的各種控件，所以設(shè)計了一個二維int型控件數(shù)組。其中存儲的是70個控件的相關(guān)參數(shù)，函數(shù)調(diào)用時，直接引用控件數(shù)組的不同分量就可以顯示出不同的控制界面。控件數(shù)組的定義格式為：static int Controls[70][7]；
Controls[X][0]：控件屬性，表示控件的類型。例如，0表示按鈕，13表示文本輸入框，23表示圖片，29表示靜態(tài)文本框，51表示中英字符的三塊鍵盤，52表示數(shù)字小鍵盤，53表示號碼查詢鍵盤，54表示計算器鍵盤。 Controls[X][1]：控件偏移植。作用是區(qū)分或設(shè)定同一類型不同控件的編號。編號從0開始。例如，對于系統(tǒng)中的17個按鈕可分別設(shè)置為 {0,0,50,110,60,20,5501}, {0,1,150,110,60,20,5502}, …… {0,16,230,160,35,40,5517} 系統(tǒng)的21個靜態(tài)文本框分別設(shè)置為 {29,17,10,15,50,30,5601}, {29,35,10,40,50,30,5619}, …… {29,38,10,15,50,30,5622}， 偏移值指定的內(nèi)容是需要顯示的字符串，如圖3所示。
Controls[X][2]：控件距所處窗處左邊界的距離。 Controls[X][3]：控件距所處窗體右邊界的距離。 Controls[X][4]：控件的寬度。 Controls[X][5]：控件的高度。 Controls[X][6]：控件的標識號碼，為了系統(tǒng)調(diào)用方便而取的編號。 圖4 界面控件鏈 （2）狀態(tài)控件鏈 控件鏈（static int StateControlList[53][6]）是一個動態(tài)的單向鏈表結(jié)構(gòu)。在應用程序初始化階段，根據(jù)對pda_init.h文件中定義的界面控件靜態(tài)數(shù)組的遍歷動態(tài)生成。當程序進入某個界面時，只要循環(huán)顯示該鏈表中的控件即可。 Static int StateControlList[53][6]數(shù)組的具體定義格式如下：
其中“控件1”、“控件2”……表示當前狀態(tài)的第一、第二等控件。數(shù)據(jù)“46”表示控件數(shù)組的第47個控件，與Controls[46][Y]數(shù)組中的內(nèi)容相對應。“0”是控件結(jié)束標志，“NULL”表示沒有數(shù)據(jù)。 為了處理方面，在程序初始化的過程中，假設(shè)這個靜態(tài)數(shù)組生成了一個單向鏈表數(shù)組，PDAStateControlsList[53]。具體格式如圖4所示。
該鏈表的每個節(jié)點是一個pdacontrolslist型常量，具體結(jié)構(gòu)如下： struct pdacontrolslist //以下的“X”為控件數(shù)組的編號 { int propertyvalue; //控件屬性值，大小等于Controls[X][0] int default_flag; //缺省偏移值，大小等于Controls[X][1] int x; //控件距窗體左邊界位置，大小等于Controls[X][2] int y; //控件距離窗體上邊界位置，大小等于Controls[X][3] in w; //控件寬度，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; //指向下一條記錄 }; （3）顯示狀態(tài)鏈 系統(tǒng)各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換用顯示狀態(tài)鏈（static int ShowStateList[22][11]）進行控制。它是一個動態(tài)結(jié)構(gòu)的雙向鏈表，在應用程序初始化階段，遍歷pda_init.h文件中定義的狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序靜態(tài)數(shù)組，動態(tài)生成該狀態(tài)鏈。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為電話簿和記事本的添加和修改操作提供了方便。由于電話簿和記事本的操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換是單向的，所以采用雙向鏈表結(jié)構(gòu)實現(xiàn)線性狀態(tài)的前后續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 Static int ShowStateList[22][11]數(shù)組的具體定義格式如下：
其中“狀態(tài)1，2，3……”依次表示當前狀態(tài)鏈的不同狀態(tài)。“0”是結(jié)束標志，“NULL”表示沒有數(shù)據(jù)。 在程序初始化的過程中，由這個靜態(tài)數(shù)組生成一個雙向鏈表數(shù)組OperationStates[22]。雙向鏈表的每個節(jié)點數(shù)據(jù)域是一個整型常量。它的值等于與其相對應的狀態(tài)控件鏈數(shù)組（PDAStateControlsList[53]）的下標值。例如，如果節(jié)點的數(shù)據(jù)域為12，則對應 PDAStateControlsList[12]狀態(tài)控件鏈。具體的生成格式如圖5所示。
（4）顯示狀態(tài)棧 顯示狀態(tài)棧存放的數(shù)據(jù)是顯示狀態(tài)編號。具體數(shù)據(jù)是從初始狀態(tài)到達當前狀態(tài)所經(jīng)過的所有狀態(tài)，棧數(shù)據(jù)處理由int StateStackPop()、intStateStackGet()、void StateStackPush(int a)三個函數(shù)實現(xiàn)。具體處理情況如圖6所示。
2.2 編程實現(xiàn) 有了以上一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，具體編寫程序代碼時，根據(jù)不同功能所要完成的任務和使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可歸類待編寫模塊，從而提供代碼復用率。如電話簿和記事本就可以共用同一套程序代碼。因此，關(guān)于PDA的所有系統(tǒng)模塊劃分如圖7所示。
系統(tǒng)各個模塊間的連接用狀態(tài)棧以及一些公共變量實現(xiàn)，根據(jù)狀態(tài)棧的信息確定工作到了哪個狀態(tài)，根據(jù)公共變量獲得完成操作所需要的信息。程序每進入一個新模塊調(diào)用的通用處理函數(shù)，先屏蔽主界面上固定鍵盤內(nèi)的所有按鈕，再顯示本界面的按鈕，最后將固定按鈕連接到進入模塊的處理函數(shù)中，實現(xiàn)固定鍵盤操作含義的轉(zhuǎn)變。 3 小結(jié) 利用狀態(tài)圖分析和以上定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以進行任何界面的顯示。這種編程方法有兩大優(yōu)點。 ①快速方便地完成界面的任意修改。當需要改變界面時，只要改變控制數(shù)組中的值和控件靜態(tài)數(shù)組中的值即可，無需修改任何代碼。 ②擴展嵌入式系統(tǒng)功能。只要進一步進行狀態(tài)圖分析，把新功能的狀態(tài)順序關(guān)系填寫到狀態(tài)鏈數(shù)組中，就可以完成新功能的進入和返回。 參考文獻 1. 李建兵.來衛(wèi)國 嵌入式系統(tǒng)編程中的代碼優(yōu)化單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 2002(6) 2. Lucy Lockwood.UML China翻組 掌握項目界面設(shè)計的可用性規(guī)則 2002(2) 3. Rick Grehan.許汝峰 32位嵌入式系統(tǒng)編程 2001 4. 探矽工作室 嵌入式系統(tǒng)圣經(jīng) 2002 5. 嚴蔚敏.吳偉民 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1992 6. 旋極公司 Nucleus系統(tǒng)文檔 作 者：北京電子科技學院 章小莉 宋燕紅 北京工業(yè)大學 王佳寧 來 源：單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 2003（8） |
