1.3.8 界面设计
一般地讲，基于MCU51的项目，菜单界面都相对简单，所以大家本能的采用状态机的方式来开发菜单界面，简单易用，推荐使用。
界面设计属于人机接口的一部分，通常我们用MMI来描述，MMI是Man Machine Interface的缩写，有些也叫HMI，Man换成Human。完整的人机界面包括按键、鼠标、触摸与界面显示部分。一般除了指示状态之外，往往都是根据按键消息显示不同的菜单，执行不同的消息处理，MCU51下消息处理往往比较简单。所以MS中按键处理程序基本上就等价于界面设计了。
状态机界面设计往往采用switch case来实现，从按键处理这个共同的入口进，根据一个或多个菜单状态变量选择入口，再根据按键值进行相应的消息处理，退出时根据按键值或者消息处理的结果决定是否要改变状态变量。改变状态变量等价于切换菜单界面，这种利用状态字来实现界面设计方式就叫菜单状态机设计思想，建议初学者用这种方式先做几个项目。
图1-20 状态机
图1-20为一个简单的一级目录三态状态机案例。
代码清单1-24：状态机状态枚举
typedef enum
{
WorkState = 1, // 工作状态
SetupState = 2, // 设置状态
ServiceState = 3 // 服务状态
}StateEnum;
static StateEnum idata State = WorkState; // 定义状态机实体，赋初值
代码清单1-25：按键处理入口代码
void KeyProcess(KeyEnum key)
{
switch (State)
{
case WorkState: // 工作状态
WorkStateProcess(key);
break;
case SetupState: // 设置状态
SetupStateProcess(key);
break;
case ServiceState: // 服务状态
ServiceStateProcess(key);
break;
}
}
代码清单1-26：工作状态处理代码
static void WorkStateProcess(KeyEnum key)
{
printf(“当前工作界面: key = %c\n”, key); // 显示当前界面
if (key == '2') // 按键2执行
{ printf(“State = 2: 切换为设置界面\n”);
State = SetupState; // 切换到设置状态
}
}
代码清单1-27：设置状态处理代码
static void SetupStateProcess(KeyEnum key)
{
printf(“当前设置界面: key = %c\n”, key); // 显示当前界面
if (key == '3') // 按键3执行
{
printf(“State = 3: 切换为维护界面\n”);
State = ServiceState; // 切换到服务状态
}
}
代码清单1-28：服务状态处理代码
static void ServiceStateProcess(KeyEnum key)
{
printf(“当前维护界面: key = %c\n”, key); // 显示当前界面
if (key == '1') // 按键1执行
{
printf(“State = 1: 切换为工作界面\n”);
State = WorkState; // 切换到服务状态
}
}
用Keil3的软件模拟器Debug，在Serial#1窗口下运行结果如图1-21所示。
图1-21 Debug结果
状态机是一种比较简单的界面设计技术，不复杂的项目推荐使用。但读者可以发现，若复杂的界面，需要定义比较多的状态，尤其是菜单结构比较复杂的项目，状态机里面switch case语句过多，状态过多，很繁琐。有没有更好的方式呢？我们分析发现，每一个状态其实都对应一个函数，比如WorkState对应唯一的WorkStateProcess函数，其他两个也是这么一一映射的，既然这些状态跟函数名是一一对应，是唯一的，为什么不直接用函数名来做状态呢，这个就是用函数指针来设计界面的思路来源。
如同状态机，必须要有一个状态机变量，那么函数，必须要有一个函数名变量，且这个函数名变量的专业术语就是函数指针变量，也叫函数指针。因为函数名其实就是这个函数存放的首地址，定义一个函数指针变量可以存放函数地址，于是我们用函数指针方式来改造界面设计。
代码清单1-29：函数指针变量
typedef void (*MmiFunction)(KeyEnum key); //定义函数指针类型 MmiFunction EnterFunction = WorkPointerProcess; //定义函数指针变量并赋值
代码清单1-30：按键消息入口代码
case MessageKey: // 按键消息处理 EnterFunction(value); // 函数指针处理方式 //KeyProcess(value); // 状态机处理方式 break;
代码清单1-31：工作状态处理代码
static void WorkStateProcess(KeyEnum key)
{
printf("当前工作界面: key = %c\n", key); // 显示当前界面
if (key == '2') // 按键2执行
{
printf("State = 2: 切换为设置界面\n");
EnterFunction = SetupPointerProcess; // 切换到设置状态
}
}
代码清单1-32：设置状态处理代码
static void SetupStateProcess(KeyEnum key)
{
printf("当前设置界面: key = %c\n", key); // 显示当前界面
if (key == '3') // 按键3执行
{
printf("State = 3: 切换为维护界面\n");
EnterFunction = ServicePointerProcess; // 切换到服务状态
}
}
代码清单1-33：服务状态处理代码
static void ServiceStateProcess(KeyEnum key)
{
printf("当前维护界面: key = %c\n", key); // 显示当前界面
if (key == '1') // 按键1执行
{
printf("State = 1: 切换为工作界面\n");
EnterFunction = WorkPointerProcess; // 切换到服务状态
}
}
以上大家注意到，仅仅只是切换语句从状态码改成了函数名，所以函数指针的方式相对状态机略微简单一些。读者自己测试一下代码，效果完全跟状态机一样。我们通过对比发现，利用函数指针，化解了状态机的复杂性，当有多级菜单的时候，这个效果更加明显，因为函数指针是，从按键入口直达想要执行的函数，而状态机的三叉口很多，很容易混淆，尤其菜单级数一多，需要大分支切换的时候，很复杂。而函数指针，直接切换即可，针对性很强。当然，好东西是要付出一定代价的，那就是需要掌握函数指针的使用方法。尤其要记住函数名，其实就是函数的地址，也就是函数指针，所以可以用函数指针变量这种方式来替代状态机。
相比状态机，函数指针在开发常规菜单界面有一定的优势，编程上更为简单，但需要对指针有比较好的掌握。考虑到MCU51的ROM和RAM不是统一编址，函数指针在编译过程中容易出现未知错误，所以慎用。稍微复杂的项目建议用状态机比较合适，函数指针适合于统一编址的ARM芯片。msOS是采用ARM的Cortex M3内核，支持内存统一编址，很适合函数指针的广泛使用。