单片机模块化一：按键思考

水深无声 2022-06-09 04:27 241阅读 0赞

从事单片机工作有几年了，一直想做一个系列总结，正好赶上今天下雨，俗话说：下雨天，宅家天。吃饱喝足，闲来无事，正好写篇博客，算是这个系列的开头第一篇，以后有时间就写点，这个“系列死了”也不奇怪。有不对的地方或者您有什么好的建议请留言，思想是碰撞的火花，请大家畅所欲言。

按键是单片机系统中最常用的一个东东，简单人机交互界面基本都有按键存在。犹记得刚开始接触单片机时候，读取一个按键IO值，就当做键值来处理，发现一次按键经常识别为好几次，查阅资料才发现要“消抖”，于是加个delay\_ms(5),连续读取几次，确定单次有效值。这就是后来不怎么跑多任务，不注重实时性时经常‘玩’的方法，如果你还在用，那么下面的文字对你有用，如果你已经知道了，那就请飞过吧，反正我也是随便写写，你也就随性看看。![大笑][laugh.gif]

下面就是一个很典型的例子：

bool key_get_value(void)
    {
                bool    bNewIoValue     =   0;
        static  bool    s_bOldIoValue   =   0;
        uint8_t i=0;
        
        for(i=0;i<4;i++){
            bNewIoValue = io_read();
            if(s_bOldIoValue != bNewIoValue){
                i=0;
                s_bOldIoValue = bNewIoValue;
                continue;
            }
            delay_ms(5);
        }
        return s_bOldIoValue;
    }

我们来看看代码“阻塞在什么地方”？有代码分析可知，主要在delay\_ms(5)这里，在这里通过“软件延时”来达到消除抖动的目的。那么我们换一种思路，假如我们的task执行到delay\_ms(5)这里，便退出（让出运行权），同时启动一个“计数时钟”，当到5MS时候，就再起运行起来，这样就变为了“非阻塞”。为了达到这个目的，不管如何实现都需要一个“硬时基”，用于异步计数。  
  
说下思路：就是tick时钟到，调用一次io\_read(),并做消抖，然后获取一次有效按键值。好，到这里我们消除了delay\_ms(5),那么我们继续思考，对于按键的值的“获得”我们可以说有“实时性要求”，例如：我按下按键，你要能够及时获得这个动作。但是按键值获得之后，按键的状态判断（down、short\_press、long\_press、repeat\_press、up）相对来说可以暂缓，还有按键状态获得之后，其对应的处理函数又可分为紧急和非紧急两类（紧急类的先不讨论），非紧急类的又可以通过key\_message\_queue暂存按键消息，然后慢慢去执行消化。数据流程图如图所示：

![20170827210121302][]

这么处理的原因，是把有实时要求的任务和没有要求的任务分开，运用“生产者-消费者”模型。

![20170827211935927][]

思路介绍完了，下面说说具体模块：

注意：

1、最多255个按键；

2、每个按键都有按下、短按、长按、双击、抬起五个状态；

下载地址：[http://download.csdn.net/download/wuhenyouyuyouyu/9952815][http_download.csdn.net_download_wuhenyouyuyouyu_9952815]

（下载分数限制，为什么不能设置为0分了？）

一、配置  
  
  
public.h  
宏KEY\_MODE\_SCHEDULER\_IS\_USER\_CALL  
  
  
1：按键的调度函数由用户调度；  
0：按键的调度函数由系统自动调度；  
  
  
宏KEY\_NUM 配置按键个数  
  
  
  
  
app\_cfg.h  
  
  
模块配置  
\#define KEY\_ELIMINATE\_JITTER\_NUM 5 //按键消抖次数  
  
  
\#define KEY\_MODE\_QUEUE\_LONG 10 //key消息队列大小  
  
  
\#define KEY\_NORMAL\_VALUE 1 //定义按键常态值  
  
  
\#define KEY\_SCAN\_CYCLE 10 //键值扫描周期：单位ms  
  
  
\#define KEY\_SHORT\_PRESSED\_TIMER 1000 //短按判定时间：单位ms  
  
  
\#define KEY\_LONG\_PRESSED\_TIMER 3000 //长按判定时间：单位ms  
  
  
\#define KEY\_REPEAT\_TIMER 500 //连按判定周期：单位ms  
  
  
\#define KEY\_GET\_VALUE\_IS\_INLINE\_FUNCTION 0 //为inline函数还是callback函数  
  
  
按键消息配置：为0，则不发送；为1，则发送  
\#define KEY\_MODE\_IS\_ENABLE\_MESSAGE\_DOWN 1  
\#define KEY\_MODE\_IS\_ENABLE\_MESSAGE\_SHORT 1  
\#define KEY\_MODE\_IS\_ENABLE\_MESSAGE\_LONG 1  
\#define KEY\_MODE\_IS\_ENABLE\_MESSAGE\_REPEAT 1  
\#define KEY\_MODE\_IS\_ENABLE\_MESSAGE\_UP 1  
  
  
  
  
  
  
加锁控制  
  
  
......  
  
  
  
二、用户实现函数  
用户需提供按键扫描函数，原型bool key\_mode\_get\_key\_value(uint8\_t chKeyID)  
  
  
bool 按键状态  
chKeyID 按键的ID  
  
  
宏KEY\_GET\_VALUE\_IS\_INLINE\_FUNCTION控制函数为inline类型，还是callback。  
  
  
三、使用  
  
  
int main(void)  
\{  
key\_message\_t tKeyMessage;  
//初始化  
//关中断  
  
......  
  
USER\_KEY\_MODE\_INIT(NULL);//key\_mode\_get\_key\_value()为inline函数  
  
......  
  
//开中断  
  
while(1)\{  
\#if(KEY\_MODE\_SCHEDULER\_IS\_USER\_CALL)  
USER\_KEY\_MODE\_SCHEDULER()；  
\#endif  
  
  
if(key\_mode\_get\_message(&tKeyMessage))\{  
key\_function\[tKeyMessage.chKeyID\](tKeyMessage.chKeyMessage);//按键处理  
\}  
\}  
\}  
  
  
//心跳定时器  
void systick(void)  
\{  
......  
USER\_KEY\_MODE\_SCAN();  
......  
\}  
  
  
四、补充  
  
  
\#define \_\_C99\_\_  
  
  
\#ifndef \_\_C99\_\_  
\#define SAFE\_ATOM\_CODE(\_\_CODE) \{\\  
istate\_t tState = GET\_GLOBAL\_INTERRUPT\_STATE();\\  
DISABLE\_GLOBAL\_INTERRUPT();\\  
\{\\  
\_\_CODE;\\  
\}\\  
SET\_GLOBAL\_INTERRUPT\_STATE(tState);\\  
\}  
\#else  
\#define SAFE\_ATOM\_CODE(...) \{\\  
istate\_t tState = GET\_GLOBAL\_INTERRUPT\_STATE();\\  
DISABLE\_GLOBAL\_INTERRUPT();\\  
\{\\  
\_\_VA\_ARGS\_\_;\\  
\}\\  
SET\_GLOBAL\_INTERRUPT\_STATE(tState);\\  
\}  
  
  
\#endif

五、技术交流群号

如果有BUG请留言或者进入技术群：

六、修改记录

2017.08.29

1、修复BUG，用下面的函数替换掉原来的

/*****************************************************************************
    * Function:         key_mode_scan_sub_state
    * PreCondition:	    None
    * Input:			void
    * Output:			void
    * Side Effects:	    None
    * Overview:			KEY模块扫描子函数
    * Note:				被key_mode_scheduler调用
    *****************************************************************************/
    static  fsm_rt_t    key_mode_judge_sub_state(key_mode_temp_t*  ptKeyStruct)
    {
        key_mode_key_queue_t    *ptThis =   NULL;
    
        #define     RESET_FMS_JUDGE_SBU(__ID)           {s_tKeyArray[__ID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_START;}
    
        #define     KEY_MODE_POST_MESSAGE(__MESSAGE)    do{                                                         \
                                                            ptThis  =   malloc_key_queue();                         \
                                                            if(NULL != ptThis){                                     \
                                                                this.chKeyID        =   ptKeyStruct->chKeyID;       \
                                                                this.tKeyMessage    =   __MESSAGE;                  \
                                                                this.ptNext         =   NULL;                       \
                                                                if(NULL == s_ptKeyModeMessageQueueTail){            \
                                                                    s_ptKeyModeMessageQueueHead         =   ptThis; \
                                                                }else{                                              \
                                                                    s_ptKeyModeMessageQueueTail->ptNext =   ptThis; \
                                                                }                                                   \
                                                                s_ptKeyModeMessageQueueTail             =   ptThis; \
                                                            }                                                       \
                                                        }while(0)
        
        switch(s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState){
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM_START:
            s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_DOWN;
            s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt      =   0;
            //break;
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM_DOWN:
            if(0 == s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tLastValue && 0 != ptKeyStruct->chKeyValue){
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_SHORT;
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt++;
                #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_DOWN)
                KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_DOWN);
                #endif
            }
    
            SAFE_ATOM_CODE(
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tLastValue = ptKeyStruct->chKeyValue;
            )
            break;
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM_SHORT:
            if(0 != ptKeyStruct->chKeyValue){
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt++;
                if(s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt >= (KEY_SHORT_PRESSED_TIMER/(KEY_SCAN_CYCLE * KEY_ELIMINATE_JITTER_NUM * KEY_NUM))){
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM__LONGorREPEAT;
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt      =   0;           
                }
            }else{
                #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_UP)
                KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_UP);
                #endif
                RESET_FMS_JUDGE_SBU(ptKeyStruct->chKeyID);
                SAFE_ATOM_CODE(
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tLastValue = ptKeyStruct->chKeyValue;
                )
                break;
            }
    
            break;
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM__LONGorREPEAT:
            if(0 != ptKeyStruct->chKeyValue){
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt++;
                if(s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt >= (KEY_LONG_PRESSED_TIMER/(KEY_SCAN_CYCLE * KEY_ELIMINATE_JITTER_NUM * KEY_NUM))){
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_UP;
                    #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_LONG)
                    KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_LONG);
                    #endif
                }
            }else{
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_REPEAT;
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt      =   0;
                SAFE_ATOM_CODE(
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tLastValue = ptKeyStruct->chKeyValue;
                )
                #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_UP)
                KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_UP);
                #endif
            }
            break;
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM_REPEAT:
            if(0 == ptKeyStruct->chKeyValue){
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt++;
                if(s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tCnt >= (KEY_REPEAT_TIMER/(KEY_SCAN_CYCLE * KEY_ELIMINATE_JITTER_NUM * KEY_NUM))){
                    #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_SHORT)
                    KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_SHORT);
                    #endif
                    RESET_FMS_JUDGE_SBU(ptKeyStruct->chKeyID);
                    //return fsm_rt_cpl;
                }
            }else{
                s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tState    =   KEY_MODE_JUDGE_FSM_UP;
                #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_REPEAT)
                KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_REPEAT);
                #endif           
            }
            break;
        case KEY_MODE_JUDGE_FSM_UP:
            if(0 == ptKeyStruct->chKeyValue){
                #if(KEY_MODE_IS_ENABLE_MESSAGE_UP)
                KEY_MODE_POST_MESSAGE(KEY_MESSAGE_UP);
                #endif
                RESET_FMS_JUDGE_SBU(ptKeyStruct->chKeyID);
                SAFE_ATOM_CODE(
                    s_tKeyArray[ptKeyStruct->chKeyID].tLastValue = ptKeyStruct->chKeyValue;
                )
            }
            break;
        default:
            while(1);
    
        }
        return  fsm_rt_on_going;
    }

# [单片机模块化二：LED思考][LED] #

[laugh.gif]: /images/20220609/754356ad76a942dfaa6a69efe43d489f.png
[20170827210121302]: /images/20220609/7ccf62b0f1d24b54922e181fe28efa56.png
[20170827211935927]: /images/20220609/2a666d76dbfc48748cbc323314fa2c33.png
[http_download.csdn.net_download_wuhenyouyuyouyu_9952815]: http://download.csdn.net/download/wuhenyouyuyouyu/9952815
[LED]: https://blog.csdn.net/wuhenyouyuyouyu/article/details/88988448