新型图形人机接口硬件系统和软件架构设计

文章摘要：人机接口是使用者与机器之间互相传递信息的媒介。传统人机接口设计中，操作者与机器的对话方式比较单一、实现功能比较简单；一般采用按键操作，用户操作比较复杂。传统人机接口设计中，软件架构比较简单，功能划分比较模糊，程序的可读性与维护性较差。本文介绍的人机接口与传统的人机接口相比有以下几个优点：首先采用菜单显示，简化用户操作流程；其次采用了合理的软件架构，功能模块划分明确，提高了程序的可读性与可维护性。人机接口硬件系统构成本文介绍的人机接口主要为SEED_MMI5402系统服务。SEED_MMI5402系统可提供多路数字信号源，并与其它子卡进行通讯，控制多种外设。根据系统要求，操作者必须能够通过人机接

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　　人机接口是使用者与机器之间互相传递信息的媒介。传统人机接口设计中，操作者与机器的对话方式比较单一、实现功能比较简单；一般采用按键操作，用户操作比较复杂。传统人机接口设计中，软件架构比较简单，功能划分比较模糊，程序的可读性与维护性较差。本文介绍的人机接口与传统的人机接口相比有以下几个优点：首先采用菜单显示，简化用户操作流程；其次采用了合理的软件架构，功能模块划分明确，提高了程序的可读性与可维护性。

　　人机接口硬件系统构成

　　本文介绍的人机接口主要为SEED_MMI5402系统服务。SEED_MMI5402系统可提供多路数字信号源，并与其它子卡进行通讯，控制多种外设。根据系统要求，操作者必须能够通过人机接口控制信号源，及完成其它相应的控制任务。

　　为节约成本、简化设计，该人机接口不采用单独的主控芯片，其功能由SEED_MMI5402系统的主控芯片TMS320VC5402完成。因SEED_MMI5402系统需控制多个外设，且液晶屏的显示控制线较多，为保证系统的功能实现，液晶屏的显示控制由TMS320VC5402通过CPLD实现。

　　该人机接口中使用的显示模块是240x120点阵液晶屏(其控制芯片是T6963C)。T6963C是点阵式液晶屏图形显示控制器，显示方式有图形方式、文本方式以及图形和文本合成方式，还可实现文本方式下的特征显示以及图形拷贝操作等。T6963C的字符字体由硬件设置，在该人机接口系统中，固定使用8x8字体。

　　该人机接口中使用的键盘其功能与布局与计算机小键盘相似，在此将做不介绍。

　　图形人机接口软件架构

　　该图形人机接口设计的目标是实现中文窗口界面，用户可以在菜单方式下进行操作。该图形人机接口提供多级界面操作，操作者可以通过键盘选择不同的窗口，进行参数输入、程序的运行选择，并可通过液晶屏查看相应运行结果。图形人机接口的程序流程图如图2所示。

　　根据需求分析，该图形人机接口的软件由以下几个模块构成：

　　1. 键值处理模块

　　本模块功能是获取键值，并根据按键类型调用不同处理函数。图3是键值处理模块的流程图。

　　2. 菜单显示模块

　　因为该图形人机接口的菜单选项比较多，各级子菜单的显示只能通过覆盖上级菜单实现，不能通过下拉菜单实现。为了能较好实现各级菜单的切换，应该确定本系统需要多少个界面，每个界面有多少个菜单选项，并画出各菜单选项之间的关系图。

　　分析菜单操作示意图(图4)，可知该图形人机接口菜单由以下两类菜单构成：

　　a. 标题菜单类：每级菜单的索引；

　　b. 项目菜单类：每级菜单的菜单选项。

　　图1：人机接口硬件构成框图

　　图2：图形人机接口的程序流程图

　　图3：键值处理模块的流程图

　　图4：菜单操作示意图

　　在进行界面显示处理时，不仅要知道各菜单项的逻辑关系，还要知道菜单项的功能(用户选中该菜单选项时，处理器对应的函数操作)。根据分析，该图形人机接口的菜单功能分为以下几类：

　　a. 跳转菜单类：下级子菜单入口，用户选中该菜单选项时，液晶屏进入其下级子菜单的显示与操作；

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