摘 要：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(huán)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?，F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(fā)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(fā)送給 Virtools。在Virtools 中設計消息解釋執(zhí)行行為模組，將解釋出的相應動作信息發(fā)送給界面控制程序， 最后由其完成屏幕的輸出。同時協(xié)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(fā)送給上位機。 在設計中首先設定定時器 T1 為串口波特率發(fā)生器，設定波特率為19200bps；上位機發(fā)送數據 請求后觸發(fā)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(yōu)先級設置為最高；下位機會優(yōu)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(qū)中取出數據，封裝成一條消息M 消息碼R（如M01R）， 通過串口發(fā)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(fā)送完一個字符都會觸發(fā)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(fā)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(fā)的中斷，還是發(fā)送引發(fā)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(fā)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(tài)改為發(fā)送態(tài)，然后向上位機發(fā)送通信緩 沖區(qū)中的第一個字符，每發(fā)送一個字符會產生中斷，在下次中斷中再發(fā)送下一字符，按此過程直到 發(fā)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(fā)送請求信息，處理下位機返回的數據信息，并將其 發(fā)送給處理這些信息的行為模組。這一過程是循環(huán)執(zhí)行的。該程序是與下位機協(xié)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(chuàng)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(fā) 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(qū)

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(qū)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(fā)送行為模組

Virtools 消息發(fā)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(fā)送給消息 解釋執(zhí)行行為模組。消息發(fā)送行為模組是使用Virtools 提供的開發(fā)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(fā)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(fā)送函數發(fā)送已經封裝好的動作消息

activeOutput_0 = TRUE;

4.2 消息解釋執(zhí)行行為模組

消息解釋執(zhí)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(zhí)行行為模組流程圖

利用 Virtools 中行為模組的回調機制，循環(huán)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(fā)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(zhí)行行為模組發(fā)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(tǒng)中。

本文作者創(chuàng)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。