单片机开发中，有时会用到屏幕来显示内容，当需要逐级显示内容时，就需要使用多级菜单的形式了。

1 多级菜单

多级菜单的实现，大体分为两种设计思路：

  • 通过双向链表实现
  • 通过数组查表实现

总体思路都是把菜单的各个界面联系起来，可以从上级菜单跳到下级菜单，也可从下级菜单返回上级菜单。

数组查表的方式比较简单，易于理解，本篇就来使用数组查表发在STM32上实现多级菜单的显示。

2 代码实现

2.1 数组查表

首先需要定义一个结构体：

1
2
3
4
5
6
7
8
typedef struct
{
	uchar current;
	uchar up;//向上翻索引号
	uchar down;//向下翻索引号
	uchar enter;//确认索引号
	void (*current_operation)();
} key_table;
  • current：当前页面的索引号
  • up：按下“向上翻“按钮后要跳转到的页面索引号
  • down：按下“向下翻“按钮后要跳转到的页面索引号
  • enter：按下“确认“按钮后要跳转到的页面索引号
  • current_operation：当前页面的索引号要执行的显示函数，这是一个函数指针

注意：对于菜单显示的操作，用到了3个按键，分别是向下、向下和确认，如果单片机上的IO资源较为紧张，还可以把“向上翻”按钮省去，只通过“向下翻”按钮来实现循环访问，对应的结构体也可以去掉该成员。

然后定义一个表，用来定义各个页面间如何跳转

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
key_table table[30]=
{
	//第0层
	{0,0,0,1,(*fun_0)},
	
    //第1层
	{1,4,2, 5,(*fun_a1)},
	{2,1,3, 9,(*fun_b1)},
	{3,2,4,13,(*fun_c1)},		
	{4,3,1, 0,(*fun_d1)},
	
    //第2层
	{5,8,6,17,(*fun_a21)},					
	{6,5,7,18,(*fun_a22)},
	{7,6,8,19,(*fun_a23)},						                	
	{8,7,5, 1,(*fun_a24)},
	
	{ 9,12,10,20,(*fun_b21)},					
	{10, 9,11,21,(*fun_b22)},
	{11,10,12,22,(*fun_b23)},						                	
	{12,11, 9, 2,(*fun_b24)},
	
	{13,16,14,23,(*fun_c21)},					
	{14,13,15,24,(*fun_c22)},				                	
	{15,14,16,25,(*fun_c23)},				                	
	{16,15,13, 3,(*fun_c24)},
	
    //第3层
	{17,17,17,5,(*fun_a31)},			                	
	{18,18,18,6,(*fun_a32)},		                	
	{19,19,19,7,(*fun_a33)},
	
	{20,20,20, 9,(*fun_b31)},				                	
	{21,21,21,10,(*fun_b32)},			                	
	{22,22,22,11,(*fun_b33)},
	
	{23,23,23,13,(*fun_c31)},			                	
	{24,24,24,14,(*fun_c32)},			                	
	{25,25,25,15,(*fun_c33)},								
};

这里解释一下该表是如何工作的：

  • 此表，表示了4级菜单的显示关系（注意第0层其实只是一个欢迎界面）
  • 第一层菜单，只有4个选项，因此这里只列了4行（注意最后一个选项用作返回上一级，无实际内容含义）
  • 第二层菜单，就是对第一层菜单中的3个实际的选项进行进一步的介绍，每种介绍又有4个子项（注意最后一个选项也是用作返回上一级，无实际内容含义），因此，这里的第二层菜单列了3x4=12行
  • 第三层菜单，又是对第二层菜单中的子项进行进一步的介绍（3个分类，每类有3个子项），所以第三层菜单列了9行
  • 注意数组中每一行的第1个数组，是索引号，先列举一个实际的例子进行分析：

上图就是一个实际的4级菜单要显示的内容，每个条目前，标记了索引号（0~25），即对应数组在定义的索引号。

比如数组关于第0层和第1层的定义:

1
2
3
4
5
6
7
8
//第0层
{0,0,0,1,(*fun_0)},

//第1层
{1,4,2, 5,(*fun_a1)},
{2,1,3, 9,(*fun_b1)},
{3,2,4,13,(*fun_c1)},		
{4,3,1, 0,(*fun_d1)},
  • 先看第一行：索引是0，显示欢迎界面；后面的两个0表示此时按“上翻”和“下翻”无效，继续显示欢迎界面；再后面的1表示按下“确认”按钮后，跳转到索引1处（即显示第1级目录，且指向第1级的第1个子项）；最后是此索引要显示的具体内容，fun_0就是控制屏幕显示欢迎界面
  • 再看第二行：索引是1，显示第1级目录，且指向第1级的第1个子项（天气）；后面的4表示此时按“上翻”跳转到索引4，即显示第1级目录，且指向第1级的第4个子项（Return）；再后面的2表示此时按“下翻”跳转到索引2，即显示第1级目录，且指向第1级的第2个子项（音乐）；再后面的5表示按下“确认”按钮后，跳转到索引5处（即显示第2级目录，且指向第2级的第1个子项-杭州）；最后是此索引要显示的具体内容，fun_a1就是控制屏幕显示第1级目录，且指向第1级的第1个子项（天气）
  • 其它行的含义与之类似

通过分析，不难发现，这些数组在空间上的关系：

对于菜单的最底层，因为没有上翻和下翻的功能需求，因此每行的前3个数字都是当前的索引号：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
//第3层
{17,17,17,5,(*fun_a31)},			                	
{18,18,18,6,(*fun_a32)},		                	
{19,19,19,7,(*fun_a33)},

{20,20,20, 9,(*fun_b31)},				                	
{21,21,21,10,(*fun_b32)},			                	
{22,22,22,11,(*fun_b33)},

{23,23,23,13,(*fun_c31)},			                	
{24,24,24,14,(*fun_c32)},			                	
{25,25,25,15,(*fun_c33)},

2.2 具体的显示函数

对于函数要显示的具体内容，根据自己的实现需要显示即可。

这里我使用的是OLED屏幕，借助U8g2图形库进行内容显示，以下是部分显示示例：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
/*********第1层***********/
void fun_a1()   
{	
	u8g2_DrawStr(&u8g2,0,16,">");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,16,"[1]Weather");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,32,"[2]Music");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,48,"[3]Device Info");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,64,"<--");																					
}

void fun_b1()   
{	
	u8g2_DrawStr(&u8g2,0,32,">");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,16,"[1]Weather");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,32,"[2]Music");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,48,"[3]Device Info");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,64,"<--");																						
}

void fun_c1()     
{	
	u8g2_DrawStr(&u8g2,0,48,">");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,16,"[1]Weather");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,32,"[2]Music");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,48,"[3]Device Info");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,64,"<--");																					
}

void fun_d1()     
{	
	u8g2_DrawStr(&u8g2,0,64,">");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,16,"[1]Weather");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,32,"[2]Music");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,48,"[3]Device Info");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,64,"<--");																							
}

/*********第2层***********/
void fun_a21()     
{	
	u8g2_DrawStr(&u8g2,0,16,">");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,16,"* HangZhou");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,32,"* BeiJing");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,48,"* ShangHai");
	u8g2_DrawStr(&u8g2,16,64,"<--");																						
}
//省略...

2.3 按键切换页面

页面的切换，这里里简单的按钮轮询为例，比如初始显示欢迎界面的状态下，按下不同按键后，通过数组查表，确定要跳转到的索引号，然后根据索引号，通过函数指针执行索引号对应的显示函数，即实现了一次页面切换。

然后，就是在新的页面状态，收到下一个按钮指令，再切换到下一个显示状态。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
void (*current_operation_index)(); //定义一个函数指针

//...
while(1)
{
    if((KEY1==0)||(KEY2==0)||(KEY3==0))
    {
        delay_ms(10);//消抖
        if(KEY1==0)
        {
            func_index = table[func_index].up;    //向上翻
            while(!KEY1);//松手检测
        }
        if(KEY2==0)
        {
            func_index = table[func_index].down;    //向下翻
            while(!KEY2);
        }
        if(KEY3==0)
        {
            func_index = table[func_index].enter;    //确认
            while(!KEY3);
        }
    }	

    if (func_index != last_index)
    {
        current_operation_index = table[func_index].current_operation;

        u8g2_ClearBuffer(&u8g2); 
        (*current_operation_index)();//执行当前操作函数
        u8g2_SendBuffer(&u8g2);

        last_index = func_index;
    }
}

3 演示

测试效果如下：

https://www.bilibili.com/video/BV1r5411R7eA

4 总结

本篇介绍了一种简易的多级菜单的显示方法，本质是通过数组查表，实现各级菜单的各个页面（状态）的切换（跳转），并在STM32上编程实现，通过OLED屏幕，以及借助U8g2图形库，测试了多级菜单的显示功能。