Создание кастомных LCD-меню на Arduino в XOD — без программирования

Компоненты и материалы

Arduino UNO	1
Shield DFRobot LCD/Keypad для Arduino (16×2 LCD + 5 кнопок + Reset)	1

Приложения и сервисы

• XOD Environment — визуальная IDE для Arduino (xod.io)

О проекте

Микроконтроллеры Arduino способны управлять множеством датчиков и исполнительных механизмов одновременно. Графическая среда XOD упрощает прототипирование, но по мере роста сложности встаёт вопрос интерфейса пользователя: как выводить информацию и управлять процессом логично. Кнопки и переключатели подходят для простых задач, но быстро исчерпываются. Меню на дисплее — стандартное решение (как в микроволновке), хотя глубокое погружение в меню ухудшает UX.

Программные фреймворки для меню на C/C++ имеют крутую кривую обучения и трудно модифицируются. Цель проекта — использовать XOD для быстрого прототипирования меню drag-and-drop/WYSIWYG. Входные/выходные параметры меню модульны и универсальны: работают с любыми источниками ввода (кнопки, энкодеры) и выводят текстовые последовательности, совместимые с любыми дисплеями, поддерживаемыми XOD (в примере — 16×2 текстовый LCD).

Если вы не знакомы с XOD, начните с туториалов на xod.io.

Пример 1: базовая структура патча

Секция контроллера меню (справа)

Четыре узла, соединённых вертикально:

1. Аналоговый вход — подключён к пину A0. На шилде DFRobot клавиатура выдаёт разные напряжения на A0 в зависимости от нажатой кнопки (Вверх, Вниз, Влево, Вправо, Select). Кнопка Reset не подключена к Arduino.
2. Декодер клавиатуры — преобразует напряжения в импульсные триггеры для каждой кнопки. Есть вход timeout для настройки антидребезга.
3. Контроллер меню — принимает триггеры, управляет навигацией по дереву меню, генерирует обновления состояния. Принимает одно числовое значение (параметр) от внешнего источника (потенциометр и т.д.). При выборе листового меню (Invoke) соответствующий узел выдаёт импульс и значение параметра. Два строковых входа — для заставки при включении.
4. Контроллер дисплея 16×2 — стандартный узел XOD, можно заменить на любой поддерживаемый дисплей.

Секция дерева меню (слева)

Древовидная структура, корень которой подаётся на вход контроллера меню. Три типа узлов:

• Leaf (лист) — конечный пункт, без оранжевых входов. Действие или изменяемый параметр.
• Branch (ветвь) — имеет вход и выход, позволяет выбрать среди дочерних подменю.
• Concat (конкатенация) — группирует подменю и подаёт их на вход Branch.

Выбор Invoke в Branch погружает в подменю. Поддерживаются вложенные подменю любой глубины (в пределах RAM/Flash).

Секция вывода (правый нижний угол)

Импульсные выходы листьев подключены через шину к триггерам (flip-flop), переключающим цифровые пины. Можно управлять реле, светодиодами, или сохранять значение в буфер (buffer node) для дальнейшего использования.

Известные проблемы

• Для компиляции в дереве должна быть хотя бы одна Branch-нода.
• Вход «Top» (возврат к титульному экрану) не реализован.
• Четырёхстрочные дисплеи поддерживаются контроллером, но узел Leaf с 4 строками текста ещё не написан.
• XOD неоптимально хранит константные строки в RAM. Для длинных текстов добавлены узлы flash-string (хранение во Flash), но требуют дублирования патча и правки C++ кода внутри узла.
• Вход ID у Leaf/Branch пока не используется (планировался для нумерации позиций).

Планы развития

• Тестирование на других платах (ARM и др.)
• Расширение типов узлов ввода/вывода
• Снижение расхода RAM через метапрограммирование и хранение во Flash

Пример 2: работа с параметрами (19.02.2019)

Контроллеру меню подаётся значение счётчика (clock node) — может быть любым внутренним или внешним значением (потенциометр). Значение форматируется в строку и выводится на 2-ю строку LCD при входе в меню.

Выходы invoked и param листа «A» идут в узел buffer. Значение буфера отображается на 1-й строке. При нажатии Invoke — текущее значение параметра сохраняется в буфер, дисплей обновляется. Выход буфера можно направить на любые узлы для изменения их поведения.

Код / Библиотека

Библиотека XOD Menu System: https://xod.io/libs/bitrex/xod-menu-system-11

Установка: в XOD IDE → File → Add Libraries → введите bitrex/xod-menu-system.

Превью недоступно (только скачивание).

Схемы / Патчи XOD

Файл проекта для XOD IDE: xodmenusystemrev1_1_4-1-19_fLVYrcSgbX.xodball — открывается напрямую в XOD.