【單片機(jī)到嵌入式之路】序列之4：你的按鍵還活著么？

　　硬件平臺單片機(jī)、ARM等等

　　編譯環(huán)境MDK5.0

　　硬件工具配合MCU

　　主要文件無

　　作 者@量子CPU(747764222)

　　本節(jié)我們將學(xué)習(xí)讓你惱火的按鍵，主要是從下面4個(gè)方面進(jìn)行講解：

　　1.按鍵觸發(fā)方式迫在眉睫

　　2.按鍵掃描

　　3.中斷掃描

　　4.按鍵狀態(tài)機(jī)制

　　一、按鍵觸發(fā)方迫在眉睫

　　如果你在公司上班，抑或你在學(xué)校，當(dāng)你做的項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)度比較多的時(shí)候，你還在使用按鍵掃描，也許老板會說你SB，老師說你無能。這就是現(xiàn)實(shí)，單片機(jī)和ST序列的目前還是單核的，怎么可能一直在做掃描，你大才小用了吧。你把精華浪費(fèi)在做無聊的事情上面，現(xiàn)在你評價(jià)一下你自己吧，我不多說。O(∩_∩)O哈哈~

　　親，你的按鍵還活著么?你的按鍵會苦惱你么?如果你還在考慮按鍵用掃描方式，那可能有一天要被人罵了，如果想要面子，又讓你的按鍵有活力。Follow me !!!

　　你不會按鍵的三種方式，你媽知道么?(*^__^*) 嘻嘻……

　　下面以單個(gè)獨(dú)立按鍵來講解，矩陣按鍵可以思想是一樣的。

　　二、按鍵掃描方式

　　按鍵掃描的方式，這應(yīng)該是大家比較熟悉的，因?yàn)榇蟛糠謫纹瑱C(jī)入門的時(shí)候，碰到按鍵的時(shí)候，都是通過掃描方式來實(shí)現(xiàn)。

　　按鍵掃描的原理：CPU需要不停的工作，來判斷IO口是否被拉低或者置高，效率比較低。按鍵掃描主要是處理消抖。

　　STM32為例講解

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：按鍵初始化函數(shù)

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：初始化按鍵

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　void KEY_Init(void)

　　{

　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

　　RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //按鍵PA0

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; //輸入模式

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2;

　　GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉輸入

　　GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

　　}

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：按鍵掃描函數(shù)

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：掃描按鍵

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　uint8_t KEY_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)

　　{

　　if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == 0 ) //檢測是否有按鍵按下

　　{

　　Delay(10000); //延時(shí)消抖

　　if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == 0 )

　　{

　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == 0); //等待按鍵釋放 */

　　return 0 ;

　　}

　　else

　　return 1;

　　}

　　else

　　eturn 1;

　　}

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：部分主函數(shù)

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　while(1)

　　{

　　if( KEY_Scan (GPIOA,GPIO_Pin_0) ==0)//判定按鍵是否按下

　　{

　　GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_9,

　　(BitAction)((1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_9))));//反轉(zhuǎn)led2燈

　　}

　　}

　　這就是按鍵掃描，至于缺點(diǎn)不言而喻。這不就是苦逼的CPU的么?O(∩_∩)O哈哈~http://bbs.ickey.cn/group-topic-id-13062.html

　　三、中斷掃描

　　在你對單片機(jī)比較熟悉的時(shí)候，在你考慮多任務(wù)的時(shí)候，你應(yīng)該被按鍵掃描煩死了，這時(shí)候，你絞盡腦汁，終于想到了—————————— 中斷掃描。

　　中斷掃描的原理：中斷控制效率很高，一旦系統(tǒng)IO口出現(xiàn)上升或者下降沿電平就會觸發(fā)執(zhí)行中斷內(nèi)的程序。這樣MCU就無需一直在掃描，這樣你就可以干其他的時(shí)候，而且不會覺得按鍵不靈活。

　　同樣以STM32為例講解：

　　說明：STM32用IO口外部中斷的一般步驟：

　　1.初始化IO口為輸入;

　　2.開啟IO口時(shí)鐘，設(shè)置 IO 口與中斷線的映射關(guān)系;

　　3.初始化線上中斷，設(shè)置觸發(fā)條件等;

　　4.配置中斷分組(NVIC)，并使能中斷;

　　5.編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：按鍵初始化函數(shù)

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：按鍵初始化

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　void KEY_Init(void)

　　{

　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

　　RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //按鍵PA0

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; //輸入模式

　　GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2;

　　GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉輸入

　　GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

　　}

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：外部中斷初始化

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　void EXTI_KEY_Init(void)

　　{

　　EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;

　　NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

　　KEY_Init();

　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE); //使能系統(tǒng)時(shí)鐘配置

　　SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);

　　//連接EXTI0給GPIOA0

　　SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);

　　//配置GPIO與中斷線的映射關(guān)系

　　EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; //中斷線標(biāo)號0

　　EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //外部中斷模式

　　EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿中斷

　　EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; //中斷線使能

　　EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_1_IRQn;

　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 0x00;

　　NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

　　NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

　　}

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：外部中斷0服務(wù)程序

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　void EXTI0_1_IRQHandler(void)

　　{

　　if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)

　　//判斷線0上的中斷是否發(fā)生，可以理解為標(biāo)志位

　　{

　　/* Toggle LED1and LED2 */

　　GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_8,

　　(BitAction)((1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_8))));

　　GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_9,

　　(BitAction)((1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_9))));

　　/* Clear the EXTI line 0 pending bit */

　　EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除LINE0上的中斷標(biāo)志位

　　}

　　}

　　/***************************************

　　* 函數(shù)描述：主函數(shù)

　　* 輸入?yún)?shù)：No

　　* 返 回 值：No

　　* 說 明：

　　* 修改記錄：

　　****************************************/

　　int main(void)

　　{

　　SystemInit(); //系統(tǒng)初始化

　　LED_Init(); //LED燈初始化

　　GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);

　　KEY_Init(); //按鍵初始化

　　EXTI_KEY_Init(); //外部中斷初始化

　　while(1)

　　{

　　}

　　}

　　按鍵中斷的有點(diǎn)是不是不言而喻!!!這不就拯救了苦逼的CPU么?O(∩_∩)O哈哈~

　　http://bbs.ickey.cn/group-topic-id-13062.html

　　四、按鍵狀態(tài)機(jī)制

　　網(wǎng)上看見一片講狀態(tài)機(jī)制很經(jīng)典的文章。借用并轉(zhuǎn)之!!!

　　首先按鍵程序進(jìn)入初始狀態(tài)S1，在這個(gè)狀態(tài)下，檢測按鍵是否按下，如果有按下，則進(jìn)入按鍵消抖狀態(tài)2，在下一次執(zhí)行按鍵程序時(shí)候，直接由按鍵消抖狀態(tài)進(jìn)入按鍵按下狀態(tài)3，在此狀態(tài)下檢測按鍵是否按下，如果沒有按鍵按下，則返回初始狀態(tài)S1，如果有則可以返回鍵值，同時(shí)進(jìn)入長按狀態(tài)S4，在長按狀態(tài)下每次進(jìn)入按鍵程序時(shí)候?qū)Π存I時(shí)間計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過設(shè)定閾值時(shí)候，則表明長按事件發(fā)生，同時(shí)進(jìn)入按鍵連_發(fā)狀態(tài)S5。如果按鍵鍵值為空鍵，則返回按鍵釋放狀態(tài)S6，否則繼續(xù)停留在本狀態(tài)。在按鍵連_發(fā)狀態(tài)下，如果按鍵鍵值為空鍵則返回按鍵釋放狀態(tài)S6，如果按鍵時(shí)間計(jì)數(shù)超過連_發(fā)閾值，則返回連_發(fā)按鍵值，清零時(shí)間計(jì)數(shù)后繼續(xù)停留在本狀態(tài)。

　　看了這么多，也許你已經(jīng)有一個(gè)模糊的概念了，下面讓我們趁熱打鐵，一起來動手編寫按鍵驅(qū)動程序吧。

　　下面是我使用的硬件的連接圖。

　　硬件連接很簡單，四個(gè)獨(dú)立按鍵分別接在P3^0------P3^3四個(gè)I/O上面。

　　因?yàn)?1單片機(jī)I/O口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，在讀取外部引腳狀態(tài)的時(shí)候，需要向端口寫1.在51單片機(jī)復(fù)位后，不需要進(jìn)行此操作也可以進(jìn)行讀取外部引腳的操作。因此，在按鍵的端口沒有復(fù)用的情況下，可以省略此步驟。而對于其它一些真正雙向I/O口的單片機(jī)來說，將引腳設(shè)置成輸入狀態(tài)，是必不可少的一個(gè)步驟。

　　下面的程序代碼初始化引腳為輸入。

　　void KeyInit(void)

　　{

　　io_key_1 = 1 ;

　　io_key_2 = 1 ;

　　io_key_3 = 1 ;

　　io_key_4 = 1 ;

　　}

　　根據(jù)按鍵硬件連接定義按鍵鍵值

　　#define KEY_VALUE_1 0x0e

　　#define KEY_VALUE_2 0x0d

　　#define KEY_VALUE_3 0x0b

　　#define KEY_VALUE_4 0x07

　　#define KEY_NULL 0x0f

　　下面我們來編寫按鍵的硬件驅(qū)動程序。

　　根據(jù)第一章所描述的按鍵檢測原理，我們可以很容易的得出如下的代碼：

　　static uint8 KeyScan(void)

　　{

　　if(io_key_1 == 0)return KEY_VALUE_1 ;

　　if(io_key_2 == 0)return KEY_VALUE_2 ;

　　if(io_key_3 == 0)return KEY_VALUE_3 ;

　　if(io_key_4 == 0)return KEY_VALUE_4 ;

　　return KEY_NULL ;

　　}

　　其中io_key_1等是我們按鍵端口的定義，如下所示：

　　sbit io_key_1 = P3^0 ;

　　sbit io_key_2 = P3^1 ;

　　sbit io_key_3 = P3^2 ;

　　sbit io_key_4 = P3^3 ;

　　KeyScan()作為底層按鍵的驅(qū)動程序，為上層按鍵掃描提供一個(gè)接口，這樣我們編寫的上層按鍵掃描函數(shù)可以幾乎不用修改就可以拿到我們的其它程序中去使用，使得程序復(fù)用性大大提高。同時(shí)，通過有意識的將與底層硬件連接緊密的程序和與硬件無關(guān)的代碼分開寫，使得程序結(jié)構(gòu)層次清晰，可移植性也更好。對于單片機(jī)類的程序而言，能夠做到函數(shù)級別的代碼重用已經(jīng)足夠了。

　　在編寫我們的上層按鍵掃描函數(shù)之前，需要先完成一些宏定義。

　　//定義長按鍵的TICK數(shù),以及連_發(fā)間隔的TICK數(shù)

　　#define KEY_LONG_PERIOD 100

　　#define KEY_CONTINUE_PERIOD 25

　　//定義按鍵返回值狀態(tài)(按下,長按,連_發(fā),釋放)

　　#define KEY_DOWN 0x80

　　#define KEY_LONG 0x40

　　#define KEY_CONTINUE 0x20

　　#define KEY_UP 0x10

　　//定義按鍵狀態(tài)

　　#define KEY_STATE_INIT 0

　　#define KEY_STATE_WOBBLE 1

　　#define KEY_STATE_PRESS 2

　　#define KEY_STATE_LONG 3

　　#define KEY_STATE_CONTINUE 4

　　#define KEY_STATE_RELEASE 5

　　接著我們開始編寫完整的上層按鍵掃描函數(shù)，按鍵的短按，長按，連按，釋放等等狀態(tài)的判斷均是在此函數(shù)中完成。對照狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖，然后再看下面的函數(shù)代碼，可以更容易的去理解函數(shù)的執(zhí)行流程。完整的函數(shù)代碼如下：

　　void GetKey(uint8 *pKeyValue)

　　{

　　static uint8 s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;

　　static uint8 s_u8KeyTimeCount = 0 ;

　　static uint8 s_u8LastKey = KEY_NULL ; //保存按鍵釋放時(shí)候的鍵值

　　uint8 KeyTemp = KEY_NULL ;

　　KeyTemp = KeyScan() ; //獲取鍵值

　　switch(s_u8KeyState)

　　{

　　case KEY_STATE_INIT :

　　{

　　if(KEY_NULL != (KeyTemp))

　　{

　　s_u8KeyState = KEY_STATE_WOBBLE ;

　　%3