Меню на OLED с энкодером: крутим, выбираем, входим

Термостат в мастерской я довёл до трёх кнопок и упёрся в арифметику рук: выбрать пункт — нажатие, открыть его — второе, вернуться — третье. На столе это терпимо, но с деталями в руках прибор переворачивать неудобно, и меню на шесть пунктов превратилось в гимнастику большого пальца. Ручка KY-040, которую мы уже ставили в меню в уроке про энкодер, снимала прокрутку, но оставалась вторая половина проблемы: подэкраны. Выбор пункта должен не печатать строку статуса, а открывать отдельный экран — со своей отрисовкой, своими реакциями на поворот и своим выходом.

Скелет переходов я раньше собирал на кнопках в уроке про автомат экранов — там же лежит и ловушка с минус-один при листании назад. Сегодня достраиваю второй этаж: ручка работает в двух ролях на разных экранах, клик ручки ходит вглубь и обратно, а счёт щелчков живёт в прерывании и переживает долгую отрисовку кадра. Отдельная серия граблей ждёт нас в железе: дребезг контактов ручки, от которого курсор прыгает через пункт.

План такой: роли ручки по экранам, полный скетч с обработчиком прерывания и окном защиты на SW, симулятор с живым меню и разбор двух симптомов — двойной шаг от одного щелчка и потерянные щелчки при вращении во время отрисовки.

Слово про объём: скетч выходит на сотню строк, и половина из них — две функции отрисовки, по одной на экран. Это нормально и даже правильно: каждый экран рисует себя сам, целиком, с чистого стекла, и ни один экран не знает про соседа ничего. Именно такая изоляция делает добавление четвёртого и пятого пункта меню делом на десять минут, а не на вечер с отладчиком.

Нестрогое правило, выведенное на трёх приборах: ручка на каждом экране делает ровно одно. В меню — двигает курсор по пунктам, в подэкране — правит значение, и больше ничего. Как только у ручки на одном экране заводится вторая функция, пользователь прибора, то есть я через неделю, начинает путаться в собственных жестах. Глубина вложенности при этом спокойно держится в два этажа — меню и его экраны. Третий этаж на 64 пикселях высоты уже не читается: нет места показать и заголовок, и путь назад.

Пунктов верхнего уровня я держу пять-шесть: на прокрутку пяти пунктов уходит четверть оборота — у KY-040 двадцать щелчков на оборот с фиксацией, палец чувствует каждый. Список длиннее десяти ручка листает втрое быстрее кнопок, но тогда в углу кадра нужен счётчик вида 3/7: без него глаз теряет протяжённость списка. Знак курсора рисую стрелкой в первой колонке; выделение строкой целиком — отдельная механика, разобранная в уроке про инверсное меню.

Скорость руки стоит знать заранее: уверенное вращение — два-три оборота в секунду, то есть сорок-шестьдесят щелчков, по 15-25 мс на щелчок. Любая пауза в обработке длиннее этого интервала съедает шаги, отсюда и требование короткого прерывания, к которому мы идём. Меню, чей кадр перерисовывается дольше 20 мс, быстрые повороты не догонит даже с прерыванием — в этом случае двигать приходится саму отрисовку, а не обработчик.

Выход из подэкрана — отдельная развилка, и тут у меня жёсткое мнение: только повторный клик SW. Поворот до упора, длинное нажатие, таймаут с автовыходом — всё это я пробовал, и каждый вариант через месяц возвращал меня в меню без сохранённого значения. Клик — событие редкое и осознанное: им заходят, им и выходят. Повернутые в редакторе щелчки при этом сразу пишутся в переменную значения — отдельного «сохранить» пользователь всё равно не нажмёт.

Счёт щелчков переезжает в обработчик прерывания по CLK: на каждом фронте один digitalRead(DT) подсказывает направление, и переменная шагов ползёт вверх или вниз. Обработчик обязан оставаться коротким — пара арифметических действий и выход, всю отрисовку делает loop, когда заметит, что счётчик изменился. Кадр при этом планируется по millis без единого delay — разбор подхода из соседнего раздела здесь обязательный фон. Переменную, которую трогает прерывание, помечаем volatile: без этого слова компилятор вправе держать её копию в регистре, и loop не увидит изменений.

Почему не опрос в loop: полная перерисовка кадра на I2C занимает 25-30 мс, и всё это время loop занят передачей буфера. Вращая ручку в этот момент, вы делаете до пары щелчков в слепую зону — именно так теряются шаги, на которые жалуются в каждом втором треде про энкодеры. Прерывание срабатывает всегда, а щелчки копятся в переменной до освобождения loop: экран отстаёт на кадр, но счёт не теряет ничего.

Зажимы здесь — часть интерфейса, а не перестраховка: курсор упирается в первый и последний пункт, значение — в ноль и сто. Лишний щелчок за границей просто не двигает индекс, зато меню не закручивается в кольцо: кольцевая навигация сбивает представление, где начало списка. Порог в редакторе я меняю пятёрками — щелчок равен пяти, оборот ручки сотне, и уставка от нуля до ста проходит за один оборот.

Клик SW обслуживается в loop с окном защиты 40 мс: дребезг кнопки даёт серию фронтов в первые миллисекунды, и без окна прибор заходил бы в подэкран и тут же выходил. Внутри окна клик игнорируется целиком — дешевле, чем разгребать последствия. Сам переход перерисовывает экран целиком с чистого clearDisplay, и переходной каши на стыке не видно: кадр уходит одним display() — механику буфера мы считали в уроке про clearDisplay и display().

Когда подэкранов станет несколько, переменная из нулей и единиц разрастётся в настоящий автомат: отдельное имя на каждый экран, переходы расписаны явно, поворот и клик раздаются по текущему экрану через switch. Скелет при этом не меняется — растёт только развилка. У меня контроллер полива дошёл до пяти экранов за два месяца, и всё это время обработчик прерывания и окно защиты на кнопке не переезжали ни на строчку.

В симуляторе ручка на макетке подаёт на CLK фронт, а на DT — уровень направления, и скетч разбирает их так же, как разобрал бы настоящую ручку: прерывание копит шаги, loop раздаёт их по текущему экрану. Покрутите ручку в меню — курсор ходит по трём пунктам и упирается в края; клик SW открывает редактор, там те же щелчки правят порог пятёрками, полоса звёздочек растёт и тает. Второй клик возвращает в меню, и Serial печатает каждый переход строкой ekran=.

На реальной плате к схеме добавится дребезг, которого в симуляторе нет: контакты KY-040 механические, и один щелчок может отработать двумя-тремя фронтами. Прерывание от этого не защищает — оно честно посчитает каждый фронт; фильтр ставят железом или разбором полного цикла сигнала, и об этом рамка ниже. А вот потерю щелчков прерывание лечит безоговорочно: покрутите ручку прямо в момент перерисовки — после кадра курсор доедет туда, куда вы докрутили, потому что счёт живёт в переменной, а не в моменте loop.

Если после переноса скетча на плату часть щелчков пропала — ищите не в обработчике, а в том, что вы вернули опрос в loop или вставили delay в теле кадра. По моему опыту, после этого пункта ручка перестаёт слыть глючной в девяти случаях из десяти; десятый лечится конденсатором.

Serial-лог здесь — рабочий инструмент, а не украшение. Крутите ручку медленно и считайте щелчки пальцем: напечатанных строк punkt= должно выйти ровно столько же. Расхождение сразу показывает направление поиска — лишние строки говорят о дребезге и конденсаторе, недостающие о потерянных шагах и затянутом кадре. Осциллограф для этого не нужен: палец и монитор чинят меню быстрее.