单片机模块化一：按键思考-EDA365

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单片机模块化一：按键思考

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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。

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：

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。

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

（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：344659218

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;
}

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