Подэкраны и выход: автомат экранов

Собрал я однажды термостат: меню из трёх пунктов, в середине — уставка. Выбираю пункт — открывается экран с крупной цифрой, меняю кнопками, жму выбор — возвращаюсь в меню… и экран тут же открывается снова. Кнопка D4 всё ещё была прижата, когда автомат вернулся в меню, и то же нажатие отработало дважды за одно удержание. Это классика растущего интерфейса: пока экран один, кнопки можно читать как попало; как только экранов два и больше, каждый опрос обязан знать, на каком экране он живёт.

Решение старше Arduino на пару десятков лет — конечный автомат экранов. Заводим переменную состояния, каждый проход loop сначала собирает события кнопок, а потом раздаёт их по switch от имени текущего экрана, и переходы описаны явно: из MENU выбор открывает EDIT, из EDIT — возвращает в MENU. Весь интерфейс укладывается в один switch, и третий экран — это ветка, а не переписывание скетча. За основу беру меню с кнопками из первого урока серии и ручку из второго — сегодня важны не кнопки, а скелет переходов.

Разберём раскладку состояний, полный скетч на два экрана, граблю залипания перехода и то, куда интерфейс растёт дальше: третий экран, экран подтверждения, сохранение настроек между включениями. Всё — на каркасе из первых двух уроков, без новых библиотек.

Состояния — обычные константы: EKRAN_MENU и EKRAN_EDIT, текущее живёт в переменной ekran. Названия — константы не для красоты: без них через месяц в коде окажутся магические нули и единицы, и поиск по цифре не найдёт место перехода. Порядок каждого цикла жёсткий: опросили кнопки с окном 40 мс и получили события «вверх», «вниз», «выбор» — и только потом раздали их по switch(ekran). Это ключевой момент: сначала события, потом состояние. Если каждый экран начнёт сам читать пины, общие зажимы и окно опроса придётся копировать в каждый экран, а рассинхрон копий — дело двух недель. Значение уставки и позиция курсора — обычные глобальные переменные: экраны их не сбрасывают, поэтому после возврата из подэкрана курсор стоит на том же пункте, откуда ушёл, — контекст пережил переход.

Подэкран рисуется своей функцией: заголовок на размере 2, крупная цифра уставки на размере 3 — семь символов в строке, как посчитано в уроке про размеры шрифтов — и строка подсказки внизу на размере 1. Одно число крупно — не минимализм ради минимализма: настройка — место, где рука на кнопках, а глаза на цифре, лишние строки тут только мешают. Меню при этом живёт своей жизнью и ничего не знает о подэкране, кроме того, что его кто-то открыл. Сюда же ляжет и состояние внутри экрана, если понадобится: мигающий курсор у цифры, экран подтверждения — всё это дополнительные значения той же переменной. Один байт на state и один switch на раздачу масштабируются дальше без сюрпризов.

Смотрите на обработку D4: в MENU она ставит ekran = EKRAN_EDIT и рисует подэкран, в EDIT — возвращает и рисует меню. Никакого третьего пина не понадобилось: тот же пин, тот же фрагмент опроса, а смысл события определяет состояние. Именно это и есть автомат в самом приземлённом виде. В Serial на каждый переход печатается ekran= с номером: меню — 0, подэкран — 1, и по монитору видно каждый переход без догадок.

Грабля залипания решается уже знакомой формой опроса: срабатываем по фронту — смене уровня с HIGH на LOW, — и пока палец держит кнопку, новых событий нет. Возврат в MENU при ещё прижатой D4 не открывает подэкран повторно: фронт был один, отработан один раз. Отпускание даёт фронт LOW → HIGH, но на него скетч не реагирует вовсе. Кто обрабатывает уровень «кнопка нажата» в каждом проходе — получает мигание меню-подэкран-меню за одно удержание и долго ищет причину не в том месте.

Порядок функций в скетче не случайный. risujMenu и risujEdit ничего не знают друг о друге и не меняют общих переменных: первая рисует список и статус с текущей уставкой, вторая — крупную цифру. risujTekushchij смотрит в ekran и вызывает нужную. Вся логика переходов живёт в одном месте, в обработчике D4, и такой скетч читается сверху вниз без прыжков глазами. Когда экранов станет три, risujTekushchij вырастет до switch с тремя ветками — правка на две минуты, потому что ничто другое в скетче про количество экранов не знает. Это и есть тест на хороший автомат: число экранов упоминается в коде ровно один раз.

Границы уставки от 10 до 40 — не украшение: у каждой настройки есть физический диапазон, и зажим его держит. В подэкране курсорные зажимы из меню ни при чём — здесь зажимается сама уставка, и это вторая половина разницы между навигацией и вводом значения: ходить по пунктам можно циклом, значения — только по паспорту прибора. Выход за диапазон в устройстве с настоящим нагревателем — уже не интерфейсная мелочь, а поход в магазин за новым термосом.

Попробуйте в симуляторе две вещи. Первая: откройте подэкран и подержите D4 целую секунду — экран не мигнёт обратно, фронт отработан единожды, автомат спит до следующего нажатия. Вторая: смените уставку, вернитесь и выберите другой пункт — цифра осталась той, какой вы её оставили. Состояния интерфейса и хранимые значения живут раздельно, и это главный признак зрелого скелета: добавить экран — не значит пересобрать всё остальное. Третий тест для макетки: во время удержания D4 покликайте D2 и D3 — в подэкране они правят уставку, и ни одно нажатие не теряется, потому что опрос продолжается каждую итерацию loop. Автомат не блокирует ввод, он только решает, к чему этот ввод применяется.

Рост дальше очевиден. Третий экран — ветка в switch и своя функция отрисовки; экран «сохранено» — ещё одна ветка с возвратом по таймеру на millis, без кнопок вовсе. Значения, которые должны пережить выключение, уходят в энергонезависимую память — с первого байта это разобрано в уроке про чтение и запись EEPROM. А если после очередной ветки экран гаснет целиком, не спешите винить автомат: в первую очередь питание и адрес шины, чек-лист — в уроке про диагностику чёрного экрана.

И про ручку в этой же схеме: автомат экранов не зависит от того, чем ходит курсор. Замените опрос кнопок на тик энкодера из второго урока — switch, границы и перерисовка останутся как есть, потому что они про экраны, а не про ввод. В моём термостате так и вышло: кнопки оставили выбор и возврат, ручка взяла навигацию и правку уставки, и переходы стали короче на одно нажатие. Тот же скелет держит и экраны без ввода вообще: сводка с DHT22 собрана на том же буфере и том же display(), просто без кнопок под ней.