【單片機(jī)到嵌入式之路】序列之4：你的按鍵還活著么？
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本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/274621.htm編譯環(huán)境MDK5.0
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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(huì)說(shuō)你SB，老師說(shuō)你無(wú)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(wú)聊的事情上面，現(xiàn)在你評(píng)價(jià)一下你自己吧，我不多說(shuō)。O(∩_∩)O哈哈~
親，你的按鍵還活著么?你的按鍵會(huì)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(huì)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(lái)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(guò)掃描方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
按鍵掃描的原理：CPU需要不停的工作，來(lái)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(shuō) 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(shuō) 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(cè)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(shuō) 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(duì)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(huì)觸發(fā)執(zhí)行中斷內(nèi)的程序。這樣MCU就無(wú)需一直在掃描，這樣你就可以干其他的時(shí)候，而且不會(huì)覺(jué)得按鍵不靈活。
同樣以STM32為例講解：
說(shuō)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(shuō) 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(shuō) 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(hào)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(shuō) 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(shuō) 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(jiàn)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(cè)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(cè)按鍵是否按下，如果沒(méi)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(zhǎng)按狀態(tài)S4，在長(zhǎng)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(guò)設(shè)定閾值時(shí)候，則表明長(zhǎng)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(guò)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(lái)動(dòng)手編寫按鍵驅(qū)動(dòng)程序吧。
下面是我使用的硬件的連接圖。
硬件連接很簡(jiǎn)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(méi)有復(fù)用的情況下，可以省略此步驟。而對(duì)于其它一些真正雙向I/O口的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，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(lái)編寫按鍵的硬件驅(qū)動(dòng)程序。
根據(jù)第一章所描述的按鍵檢測(cè)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(dòng)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(guò)有意識(shí)的將與底層硬件連接緊密的程序和與硬件無(wú)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(duì)于單片機(jī)類的程序而言，能夠做到函數(shù)級(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)按，連按，釋放等等狀態(tài)的判斷均是在此函數(shù)中完成。對(duì)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
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