代码收藏家 STM32 OLED屏多级菜单显示教程（第三部分）
前面两章实现了OLED屏幕显示的基本功能，这一章就做一个多级菜单显示功能
单片机选择STM32F103C8T6最小系统板，OLED屏选择0.96寸OLED显示器，除了单片机和OLED屏之外，还需要三个按键(下一位键、确认键和返回键)，当然一个按键也可以(单击、双击和长击完成)，为了提高可玩性这里就只使用一个按键。
1.多级菜单
多级菜单是一种用户界面设计，它将信息和选项组织为层次结构，使得用户可以快速找到所需的选项。多级菜单的实现基于两种方案索引法和树结构法，索引法阅读性好，扩展性不错，查找性最优，但是比较占用内存，并且一旦选项过多就会造成逻辑混乱
下面展示使用索引法设计的多级目录(黑色的板子是底板，可以理解为面包板)，首先是一级目录：
其次，二级目录：
最后，三级目录：
2.typedef用法
在使用多级界面之前，首先要了解一些基础知识。typedef是C/C++中的一个关键字，用来给一个已存在的数据类型（比如int、float、struct等）取一个新的别名(自定义数据类型)。通过typedef声明的别名，可以像原类型一样被使用，但具有更直观、更易读的含义，从而提高代码可读性和可维护性。typedef的使用格式为：
typedef 原类型 新类型
举个例子，如：
typedef int MyInt;
MyInt a = 10;//等效int a = 10再看这个例子，将一个结构体定义为Point类型的别名，使用时就可以使用Point代替这个结构体。这个例子中的第三行代码创建了一个Point类型的结构体变量p，并为其成员变量赋值，除此之外，还有更多的定义方式，如数组、函数指针、enum等
typedef struct {
int x;
int y;
} Point;
Point p;
p.x = 1;
p.y = 2;
2.函数指针
简单来说，函数指针是指向函数的指针变量，它存储了函数的入口地址，可以用来调用函数。在C语言中，函数指针的定义格式为：返回值类型 (*函数指针名称)(参数列表)。
在下面的例子中，定义了一个函数指针func_ptr，它指向同样返回int类型的函数add。将add函数的地址赋给了函数指针func_ptr后，就可以使用func_ptr来调用add函数，和直接使用add(3,5)是等效的
#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int main()
{
int result；
int (*func_ptr)(int, int); // 定义函数指针
func_ptr = add; // 将函数的地址赋给函数指针
result = func_ptr(3, 5); // 使用函数指针调用函数
printf("%d\n", result); // 输出结果：8
return 0;
}
3.定义多级菜单数据显示类型
前面的基础知识讲完了，现在正式开始使用索引法实现多级菜单的第一步，定义多级菜单的数据类型，通过typedef声明的结构体设计界面菜单功能的数据类型，当前索引序号、三个按键、当前执行的函数指针，索引序号表示界面页码，要进入界面就要输入它的索引序号(就像是在宾馆房间编号，要进入房间就要知道它的房间编号)，通过按键赋值索引序号达到跳转的目的(给房间编号的前台服务员)，最后是执行的函数指针指向要执行的函数(可以理解为通往房间的路径)
typedef struct
{
uint8_t CurrentNum; //当前索引序号:页码
uint8_t Enter; //确认键
uint8_t Next; //下一个
uint8_t Return; //返回键
void (*Current_Operation)(void);//当前操作(函数指针)
}Menu_table_t;根据上面自定义的数据类型，定义一个一维数组taskTable[ ]，一维数组中的元素的数据类型就是Menu_table_t(就像我定义一个int array[] = { 0 ,}，0的数据类型就是int)，taskTable的元素中的元素与自定义数据类型里的数据类型统一对应，就像最后一个函数指针元素指向菜单界面函数，简单说明一下，taskTable[0] = {0, 1, 0, 0, Menu_Innterface}，
//界面调度表 //假定 int array[] = { 0, };
Menu_table_t taskTable[] =
{
//菜单界面函数 -- 一级界面
{0, 1, 2, 3, Menu_Interface},
};
/**
* @brief 菜单界面函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void Menu_Interface(void)
{
char buff[50];
RTC_Get_StdTime(RTC_GetCounter());
sprintf(buff,"%0.2d:%0.2d:%0.2d",RTC_CLOCK.hour, RTC_CLOCK.min, RTC_CLOCK.sec);
OLED_ShowString(4, 10, 24, buff);
sprintf(buff,"Date:%0.4d-%0.2d-%0.2d",RTC_CLOCK.year,RTC_CLOCK.mon,RTC_CLOCK.day);
OLED_ShowString(1, 6, 16, buff);
}
所以，数据类型就是这样对应的，第一个为索引序号，中间三个为按键，最后一个执行函数，将它的首地址赋值给指针函数
4.菜单逻辑顺序表
通过上述的对应关系，可以制定一张菜单逻辑顺序，通过中间的三个按键将索引序号赋值给任务调度序号，当在一级界面时，按下确认键就通过索引序号把务调度序号切换为1，进入到二级界面的第一个元素了，按下下一位键和返回键
uint8_t taskIndex = 0; //任务调度序号
//任务调度表
Menu_table_t taskTable[] =
{
//菜单界面函数 -- 一级界面
{0, 1, 0, 0, Menu_Interface},
//功能界面函数 -- 二级界面
{1, 4, 2, 0, Function_Interface1},
{2, 5, 3, 0, Function_Interface2},
{3, 6, 1, 0, Function_Interface3},
//功能设置界面函数 -- 三级界面
{4, 4, 4, 1, Function_Interface4},
{5, 5, 5, 2, Function_Interface5},
{6, 6, 6, 3, Function_Interface6},
};
用三张张图简单的说明一下，第一张图，当前页面为0，按下确认键跳到索引序号为1的元素
第二张图，当前页面为1，按下确认键跳到索引序号为4的元素
第三张图，当前页面为6，按下返回键跳到索引序号为3的元素
5.按键切换索引序号
编写一个按键值获取函数，按键将索引序号赋值给任务调度序号，任务调度表根据任务调度序号执行运行界面，前面有说过，最后一个元素只是指向运行函数的指针(也就是路径)，真正的执行需要解引用，也就是最后的执行函数
keyval = Keyval_Scan();
if(keyval == 2) {//双击
taskIndex = taskTable[taskIndex].Enter;//双击表示确认键
OLED_Clear();
}
else if(keyval == 1) {//单击
taskIndex = taskTable[taskIndex].Next;//单击表示下一位键
}
else if(keyval == 10) {//长击
taskIndex = taskTable[taskIndex].Return;//长击表示返回键
OLED_Clear();
}
taskTable[taskIndex].Current_Operation();//执行函数按键获取函数，按下按键30ms的按键抖动，2s内松开视为有效单击，0.5s后无按键按下，结算总共按下几次有效单击，单击返回1，双击返回2，三击返回3，长击返回10；用不到三击以上的按键，而且十击与长按都返回10，之后可能会出巨大的事故问题
uint8_t Keyval_Scan(void)
{
static uint16_t key_state, key_time, key_cnt;
uint8_t key_return = 0;
switch(key_state) {
case 0://按键状态0:判断有无按键按下
if(KEY_STATA0) {
key_time = 0;//按键按下时,按键计时器清0
key_state = 1;//按键状态置1
}
break;
case 1://按键状态1:按键消抖
if(KEY_STATA0) {
delay_ms(1);
if(key_time++ >= 30)
key_state = 2;//当按键按下超过30ms时,进入按键单击状态
}
else key_state = 0;//松开按键,视为误触
break;
case 2://按键状态2:单击或长击
if(!KEY_STATA0) {
key_time = 0;
key_cnt++;//按键计数器自增
key_state = 3;//此时按键松开,表示已经单击,进入下个状态
}
else {
delay_ms(1);
if(key_time++ >= 2000) {
key_cnt = 0;
key_return = 10;
key_state = 4;
}
}
break;
case 3://按键状态3:按键多击
if(!KEY_STATA0) {
delay_ms(1);
if(key_time++ >= 500) {//松开按键0.5s无按键按下,返回按键计数器
key_return = key_cnt;
key_cnt = 0;
key_state = 0;
}
}
else {
key_state = 0;
}
break;
case 4://按键状态4:等待长按按键释放
if(!KEY_STATA0) key_state = 0;
break;
}
return key_return;
}
对应不确定什么时候到的接收，最好使用按键中断，这边使用按键中断与定时器完成单击、双击和长击，中间加了一个互斥锁g_APPTOIN_MUTEX，防止中断切换界面时运行程序出错，常规初始化配置就不写了，直接上中断函数的代码； — 使不使用中断由读者自己选择
uint8_t g_APPTOIN_MUTEX = 1;//程序互斥锁
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
static uint8_t Keystate = 0; //静态按键状态 0 -- 松开 1 -- 按下
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
if(!KEY_STATA0 && Keystate) {
Keystate = 0; //松开按键
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //关闭定时器
if(g_Time_Count <= 3) {
printf("...keyval, dither time = %d\r\n", g_Time_Count);
}
else if((g_Time_Count > 3) && (g_Time_Count < 200)) {
if(++g_Keyval_Count >= 2) {//双击
taskIndex = taskTable[taskIndex].Enter;//双击表示确认键
OLED_Clear();
printf("double keyval!\r\n");
};
}
if((g_Keyval_Count >= 2) || (g_Keyval_Count == 0)) {
g_Keyval_Count = 0;
g_APPTOIN_MUTEX = 1;//关闭互斥
}
else {
g_Time_Count = 0; //清空定时器溢出次数
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //启动定时器
}
}
else if(KEY_STATA0 && !Keystate){
Keystate = 1; //按下按键
g_Time_Count = 0; //清空定时器溢出次数
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //启动定时器
g_APPTOIN_MUTEX = 0; //开启互斥
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); //清除中断标志
}
}
//#include "key.h"
#define KEY_STATA0 !!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)
extern uint8_t g_APPTOIN_MUTEX;
void KEY_Init(void);定时器也一样，直接上中断函数的代码
uint16_t g_Time_Count;//TIM溢出次数 -- 10ms Tout(溢出时间) = (ARR+1)(PSC+1)/Tclk(时钟分割)
uint8_t g_Keyval_Count;//按键计数器
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) {
//进入中断表示定时器计数(CNT)溢出, 自增(10ms溢出一次, 可通过配置ARR, PSC和Tclk自定义溢出时间)
g_Time_Count++;
if((g_Time_Count >= 200) && KEY_STATA0) {
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //关闭定时器
g_Time_Count = 0; //清空溢出次数
g_Keyval_Count = 0; //清空按键计数
taskIndex = taskTable[taskIndex].Return;//长击表示返回键
OLED_Clear();
printf("long keyval!\n");
g_APPTOIN_MUTEX = 1;
}
else if((g_Time_Count >= 50) && !KEY_STATA0 && (g_Keyval_Count == 1)) {
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //关闭定时器
g_Time_Count = 0; //清空溢出次数
g_Keyval_Count = 0; //清空按键计数
taskIndex = taskTable[taskIndex].Next;//单击表示下一位键
printf("short keyval!\n");
g_APPTOIN_MUTEX = 1;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
//#include "time.h"
extern uint16_t g_Time_Count;
extern uint8_t g_Keyval_Count;
void TIME_Init(uint16_t psc, uint16_t arr);6.界面设计
使用了三级界面，一级界面显示时间，利用sprintf函数将时间数据写入buff数组中，再显示到OLED屏幕上，完成显示
二级界面提供功能选项，因为有三个功能选项所以用到三个函数，>>箭头在那个地方就表示选择那个功能，这三个功能分别表示字符串、汉字和图片
三级界面显示内容，效果就不一个一个展示了，直接看后面的操作演示
最后，显示代码：
//#inlude "oled_show.c"
uint8_t taskIndex = 0; //初始任务
//任务调度表
Menu_table_t taskTable[] =
{
//菜单界面函数 -- 一级界面
{0, 1, 0, 1, Menu_Interface},
//功能界面函数 -- 二级界面
{1, 4, 2, 0, Function_Interface1},
{2, 5, 3, 0, Function_Interface2},
{3, 6, 1, 0, Function_Interface3},
//功能设置界面函数 -- 三级界面
{4, 4, 4, 1, Function_Interface4},
{5, 5, 5, 2, Function_Interface5},
{6, 6, 6, 3, Function_Interface6},
};
/**
* @brief 菜单界面函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void Menu_Interface(void)
{
char buff[50];
RTC_Get_StdTime(RTC_GetCounter());
sprintf(buff,"%0.2d:%0.2d:%0.2d",RTC_CLOCK.hour, RTC_CLOCK.min, RTC_CLOCK.sec);
OLED_ShowString(4, 10, 24, buff);
sprintf(buff,"Date:%0.4d-%0.2d-%0.2d",RTC_CLOCK.year,RTC_CLOCK.mon,RTC_CLOCK.day);
OLED_ShowString(1, 6, 16, buff);
}
/**
* @brief 功能界面函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void Function_Interface1(void)
{
OLED_ShowString(0, 0, 16, ">>String");
OLED_ShowString(2, 0, 16, " Chinese");
OLED_ShowString(4, 0, 16, " ImageBMG");
}
void Function_Interface2(void)
{
OLED_ShowString(0, 0, 16, " String");
OLED_ShowString(2, 0, 16, ">>Chinese");
OLED_ShowString(4, 0, 16, " ImageBMG");
}
void Function_Interface3(void)
{
OLED_ShowString(0, 0, 16, " String");
OLED_ShowString(2, 0, 16, " Chinese");
OLED_ShowString(4, 0, 16, ">>ImageBMG");
}
/**
* @brief 功能设置界面函数
* @param 设置有三种状态
* @retval 无
*/
void Function_Interface4(void)
{
OLED_ShowString(1, 0, 8, "ABCD");
OLED_ShowString(2, 0, 16, "ABCD");
OLED_ShowString(4, 0, 24, "ABCD");
}
void Function_Interface5(void)
{
OLED_ShowChinese(3,16*2,0);// 点
OLED_ShowChinese(3,16*3,1);// 个
OLED_ShowChinese(3,16*4,2);// 赞
OLED_ShowChinese(3,16*5,3);// 吧
OLED_ShowChinese(3,16*6,4);// !
}
void Function_Interface6(void)
{
OLED_ShowImageBMG();
}
7.主函数
在main.c文件中，不使用中断，cnt是为了OLED屏幕刷新慢一点，不影响按键而设计的
//#include "main.c"
int main(void)
{
uint8_t keyval = 0, cnt = 0;
KEY_Init();
OLED_Init();
Usart_Init();
MyRTC_Init();
printf("多级界面\r\n");
while (1) {
keyval = Keyval_Scan();
if(keyval == 2) {
printf("double\r\n");
taskIndex = taskTable[taskIndex].Enter;//双击表示确认键
OLED_Clear();
}
else if(keyval == 1) {
printf("press\r\n");
taskIndex = taskTable[taskIndex].Next;//单击表示下一位键
}
else if(keyval == 10) {
printf("long\r\n");
taskIndex = taskTable[taskIndex].Return;//长击表示返回键
OLED_Clear();
}
if(cnt++ >= 200) {
cnt = 0;
taskTable[taskIndex].Current_Operation();//执行函数
}
}
}在main.c文件中，使用中断，只需要一个互斥锁和一个执行函数就可以了，按键按下时，互斥锁开启，不执行执行函数，和上面的cnt用法相似
//#include "main.c"
int main(void)
{
KEY_Init();
TIME_Init(72, 10000);
OLED_Init();
Usart_Init();
MyRTC_Init();
printf("多级界面\r\n");
while (1) {
if(g_APPTOIN_MUTEX) {
taskTable[taskIndex].Current_Operation();//执行函数
}
}
}操作演示：
WeChat_20231205093715
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提取码：457e
