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本文介紹了一種采用Virtools 和串口通信實現人機界面交互的設計方法。下位機通過 串口通信的方式將采集的數據傳給上位機，上位機通過Virtools 的行為模組對這些數據進行處理， 并根據處理結果做出響應，從而實現人機界面的交互。 1 引言 用戶界面設計是屏幕產品的重要組成部分，它為人機交互構建了一個溝通環境。其中交互性設 計是用戶界面設計中的重要內容之一。交互設計的目的是讓用戶能夠簡單方便地使用產品，任何產 品功能的實現都是通過人機交互完成的。現以單片機為核心的嵌入式應用中界面交互性設計為例具 體介紹其實現方法。 2 總體設計方案 總體設計方案如圖 1 所示。 圖 1 總體設計圖 以單片機為核心的下位機主要是負責采集處理數據信息，在接到上位機的數據請求的時候發送 數據給上位機。編寫上位機端的串口通信程序，用于處理串口信息并且把處理過后的消息發送給 Virtools。在Virtools 中設計消息解釋執行行為模組，將解釋出的相應動作信息發送給界面控制程序， 最后由其完成屏幕的輸出。同時協調Virtools 中各行為模組的工作，使之達到良好的演示效果。 3 串口通信設計與實現 串口通信是指外設和計算機間，通過數據信號線、地線、控制線等，按位進行傳輸數據的一種 通信方式。這種通信方式使用的數據線少。本文的串口通信設計包括下位機端的串口通信模塊和上 位機端的串口通信模塊。 3.1 下位機的串口通信模塊 下位機的串口通信模塊通過串口完成與上位機的通信，在接到上位機數據請求后將采集的數據 信息發送給上位機。 在設計中首先設定定時器 T1 為串口波特率發生器，設定波特率為19200bps；上位機發送數據 請求后觸發下位機串口中斷，為了能夠快速的響應上位機的請求，減少上位機的等待，將串口中斷 的優先級設置為最高；下位機會優先調用通信模塊響應該中斷，通信模塊首先判斷請求消息是否正 確，在確定是正確的請求消息后，從緩沖區中取出數據，封裝成一條消息M 消息碼R（如M01R）， 通過串口發送給上位機。通信模塊具備一定過濾及容錯能力。 下面重點介紹一下串口通信模塊的處理方式。 串口通信模塊采用中斷處理方式，每完整地接收到一個字符或發送完一個字符都會觸發該中斷， 進入到相應的中斷處理函數中。中斷處理函數涉及到接收和發送兩個部分，因此在中斷處理函數開 始的部分就判斷是接收引發的中斷，還是發送引發的中斷。如果是接收中斷，在接收中斷中每接收 一個字符都要判斷，確定是否為上位機發送過來的請求消息，如果不是放棄當前接收到的內容，從 頭開始接收；如果是，則響應上位機的數據請求，將接收態改為發送態，然后向上位機發送通信緩 沖區中的第一個字符，每發送一個字符會產生中斷，在下次中斷中再發送下一字符，按此過程直到 發送完畢。 3.2 上位機的串口通信模塊 上位機的串口通信模塊通過串口向下位機發送請求信息，處理下位機返回的數據信息，并將其 發送給處理這些信息的行為模組。這一過程是循環執行的。該程序是與下位機協同工作的唯一接口， 是聯系界面和下位機的橋梁。它的處理流程如圖2 所示。 圖 2 上位機串口通信模塊處理流程圖 上位機的串口通信程序是通過調用 Windows 提供的有關串口操作的API 函數完成的。首先創建 了基礎串口類_base_com，在其中實現基本信息配置、打開、關閉串口等基礎功能。為了實現異步發 送和異步接收，在_base_com 類的基礎上派生出異步串口通信類_sync_com 完成異步的數據傳輸。 基類_base_com 的聲明如下。 class _base_com //虛基類基本串口接口 { protected: volatile int _PORT; //串口號 volatile HANDLE _com_handle;//串口句柄 DCB _dcb; //波特率，停止位，等 int _in_buf, _out_buf; // 緩沖區 COMMTIMEOUTS _co; // 超時時間 //虛函數,用于不同方式的串口打開 virtual bool open_PORT() = 0; void init(); //初始化 public: _base_com() { init(); } virtual "_base_com(); /*基本參數設置*/ //設置串口參數：波特率，停止位，等 inline bool set_para(); //支持設置字符串 "9600, 8, n, 1" bool set_dcb(char *set_str); //設置內置結構串口參數：波特率，停止位 bool set_dcb(int BaudRate, int ByteSize = 8, int Parity = NOPARITY, int StopBits = ONESTOPBIT); //設置緩沖區大小 inline bool set_buf(int in_buf, int out_buf); //打開串口缺省 9600, 8, n, 1 inline bool open(int PORT); //打開串口缺省 baud_rate, 8, n, 1 inline bool open(int PORT, int baud_rate); //打開串口 inline bool open(int PORT, char *set_str); //關閉串口 inline virtual void close(); //判斷串口是或打開 inline bool is_open(); //獲得串口句炳 HANDLE get_handle(); }; 異步串口通信類_sync_com 的聲明如下。 class _sync_com : public _base_com { protected: //打開串口 virtual bool open_PORT(); public: _sync_com(); //同步讀 int read(char *buf, int buf_len); //同步寫 int write(char *buf, int buf_len) //同步寫 inline int write(char *buf) { assert(buf); return write(buf, strlen(buf)); } }; 4 Virtools 中行為模組的設計與實現 下位機通過串口傳輸的數據，經過上位機串口通信程序轉換成 Virtools 可以識別的消息，然后 交由Virtools 中的行為模組進行處理，從而達到利用外部采集數據控制界面顯示的目的。 4.1Virtools 消息發送行為模組 Virtools 消息發送行為模組對串口通信模塊處理得到的數據信息進行重新封裝，然后發送給消息 解釋執行行為模組。消息發送行為模組是使用Virtools 提供的開發工具包中相關類的方法實現對信 息的重新封裝。具體實現如下： CKBeObject *beo = beh-＞GetTarget(); //獲取消息發送目標 if(!beo) return CKBR_OWNERERROR; int *tab = (int *)beh-＞GetLocalParameterReadDataPtr(0); //獲得本地變量操作句柄 CKMessageManager *mm = BehContext.MessageManager; //消息管理對象 int temp = GetMessage(BehContext) - '0'; //調用串口通信模塊讀取串口消息 mm-＞SendMessageSingle(tab[temp],beo); //調用消息發送函數發送已經封裝好的動作消息 activeOutput_0 = TRUE; 4.2 消息解釋執行行為模組 消息解釋執行行為模組首先從當前的消息列表中獲取消息類型，根據消息類型屬性中指定的特 定消息類型來判斷當前到達的消息是否為該特定消息，并根據判斷結果調用不同的處理模塊。具體 的處理流程如圖3 所示。 圖 3 消息解釋執行行為模組流程圖 利用 Virtools 中行為模組的回調機制，循環調用該行為模組。在界面切換時檢測一下消息，判 斷是否與屬性中設定的動作消息一致。如果一致，則向動作控制行為模組發送激活消息。 4.3 動作控制行為模組 動作控制行為模組主要使用Virtools 自帶的行為模組，像按鍵響應行為模組、腳本的控制行為模組等。另外為了控制外部媒體文件的播放，還利用了Virtools 中加載資源文件、播放資源文件的 行為模組。 動作控制行為模組接收到消息解釋執行行為模組發送的激活信息，就會調用相應的行為模組完 成界面的輸出。 5 結論 本文從工程應用的角度，給出了基于Virtools 和串口通信的界面交互性的設計方法，并給出關鍵部分的設計思路和方法。該設計方法具有一定的通用性，可應用于其它需要用戶界面交互設計的應用系統中。 本文作者創新點：串口通信下，采集下位機（單片機）傳遞的信息，運用 Virtools 的行為模組 進行實時處理，實現了人機界面的交互。這一設計也為其他人機界面交互性的實現提供了一種新的思路。 |
