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圖形LCD模塊的菜單方式人機交互界面
摘要：在以單片機為核心的嵌入式應(yīng)用中，友好的人機互界面起著十分重要的作用。筆者在設(shè)計中使用WGM-12864B圖形LCD模塊實現(xiàn)一種中文窗口菜單界面，設(shè)計中使用的方法具有普遍性意義。隨著液晶顯示技術(shù)的進步，高質(zhì)量的液晶顯示模塊會被日趨廣泛地應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。在系統(tǒng)整體設(shè)計中，人機交互界面的設(shè)計往往占據(jù)著很大一部分工作，現(xiàn)以某嵌入式系統(tǒng)的人機交互部分為例，介紹一種使用WGA-12864B圖形LCD模塊實現(xiàn)中文窗口菜單界面的方法。
1 圖形LCD模塊WGM-12864簡介
WGM-12864B模塊是單色圖形點陣液晶顯示模塊，點陣數(shù)為64×128，其點陣存儲區(qū)如圖1所示。
模塊點陣分為左右兩邊，左右兩邊的結(jié)構(gòu)是完全一樣的。對模塊的點陣存儲區(qū)進行讀寫操作時，由CS1、CS2進行片選，高電平有效。模塊中每8行為1頁，頁地址由X確定；Y確定點陣的列號，點陣數(shù)據(jù)的每一個字節(jié)所在的位置由（CSi,X,Y）唯一確定。字節(jié)中的每一位對應(yīng)著相應(yīng)的像素，為1顯示該像素；為0則不顯示。液晶顯示模塊工作時，逐行掃描點陣存儲區(qū)。首先被掃描的行顯示在LCD屏幕的第1行上，其余行則依次順序顯示。“掃描起始行”可以通過Z地址寄存器來設(shè)置。Z可以是0～63的任意一行，如Z=56時，則顯示在LCD屏幕上的次序從上到下分別為：
56，57，…，62，63，0，1，2，…，54，55
該模塊的這一功能為窗口的滾屏提供了便利。
2 人機界面的硬件接口設(shè)計
系統(tǒng)擴展了1片8255A作為人機界面的接口，硬件接口電路如圖2所示。8255A的A口連接圖形LCD的8位數(shù)據(jù)線，B口低6位連接相應(yīng)的控制線，
D/I表示數(shù)據(jù)總線上的信號是點陣數(shù)據(jù)還是控制命令字，R/W表示當前操作是讀或?qū)懖僮鳎珽是使能控制端，RST是復位端，CS1、CS2是左右點陣區(qū)選端。以行掃描方式擴展鍵盤接口，C口高半字節(jié)接行線，低半字節(jié)接列線。8255A初始化時，定義A、B口為方式0輸出；C口高半字節(jié)為方式0輸出，低半字節(jié)為方式0輸入。請注意，大多數(shù)類型的8255芯片在對其方式控制寄存器進行初始化時，會引起A、B、C口清零，故不要在程序中動態(tài)改變8255端口的輸入輸出方式，以免影響LCD和鍵盤。
3 用戶界面的軟件設(shè)計
人機交互界面設(shè)計的目標是實現(xiàn)中文窗口界面，
用戶可以在菜單方式下進行交互。窗口分為兩類：對話框和菜單，也包括對話框和菜單的混合。對話框用于參數(shù)的輸入輸出顯示；菜單用于響應(yīng)用戶的選擇，根據(jù)用戶的選擇運行程序。
首先，應(yīng)當確定系統(tǒng)需要多少個窗口，每個窗口有多少個菜單，畫出窗口之間的變遷圖，可以知道所有的窗口應(yīng)當組成一個樹形結(jié)構(gòu)。菜單中的漢字大小為16×16的點陣，數(shù)字和符號的大小為16×8的點陣。這些點陣數(shù)據(jù)可以由點陣提取程序獲得。點陣數(shù)為64×128的LCD模塊只能同時顯示4個菜單項，每個菜單項點據(jù)256個字節(jié)的點陣存儲空間。窗口多于4個菜單項時，應(yīng)當使用滾屏功能。為方便數(shù)據(jù)的安排，系統(tǒng)規(guī)定了參數(shù)、菜單、窗口及LCD緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
為方便參數(shù)的顯示和處理，
參數(shù)的輸入輸出格式用類似于分離BCD碼來表示，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)長度表示數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)。正負標志，為1表示負數(shù)，為0表示正數(shù)，負數(shù)在輸入都要在數(shù)據(jù)前面加上負號“-”。數(shù)據(jù)區(qū)的每一字節(jié)對應(yīng)于參數(shù)的每一位數(shù)。數(shù)字用分離BCD碼表示，小數(shù)點用ASCII碼表示。“數(shù)據(jù)長度”域占1個字節(jié)時，此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以表示最多255位的數(shù)據(jù)。
菜單點陣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖4所示。菜單序號表示該菜單在該窗口所有菜單中的次序；菜單長度表示該菜單項中漢字的個數(shù)，菜單點陣數(shù)據(jù)區(qū)存放的是菜單中漢字的點陣，每一個漢字都是16×16的點陣；參數(shù)標志為0表示沒有參數(shù)，為1表示此菜單項是對話框，后面跟著參數(shù)。參數(shù)存放在參數(shù)指針域指向的內(nèi)存中，若是系統(tǒng)參數(shù)，則要預(yù)先從E2PROM讀到內(nèi)存中。由于系統(tǒng)是16位尋址的存儲空間，所以用2個字節(jié)存放指針。參數(shù)存放格式如圖3所示。
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