在電子產(chǎn)品中經(jīng)常用到按鍵，尤其是經(jīng)常需要MCU判斷短按和長按這兩種動作，本篇我們來專門聊下這個話題。
只談理論太無聊，我們還是結(jié)合著實(shí)際應(yīng)用來說明。例子默認(rèn)的功能是藍(lán)牙連接后不斷的發(fā)送數(shù)據(jù)，從而不斷的拍照。而實(shí)際中的遙控器通常是按一次按鍵，控制一次，我們在來實(shí)現(xiàn)該功能。
板子上只有兩個按鍵，一個是RESET按鍵，一個是DOWNLOAD按鍵，我們使用DOWNLAOD按鍵，按鍵的一端接GND，另外一端接CH573的PB22引腳。
原理圖中有一個NC的C5，但是實(shí)際板子上我卻沒有找到它，可能是版本不一致。
提前說明一下：CH573的代碼里跑了TMOS（Task Management Operating System），可以理解為一個簡單的操作系統(tǒng)，所以下面的代碼一般的裸機(jī)代碼看著略有不同，不過核心思想都是一樣的，用在其他地方也很容易移植，只需要將其中的定時器部分改寫即可。
最初我是這么做的，把PB22配置為上拉輸入，開啟下降沿中斷，在中斷服務(wù)函數(shù)里，啟動一個事件，執(zhí)行藍(lán)牙發(fā)送。代碼如下：
void Key_Init()
{
GPIOB_ModeCfg( GPIO_Pin_22, GPIO_ModeIN_PU );
GPIOB_ITModeCfg( GPIO_Pin_22, GPIO_ITMode_FallEdge );
PFIC_EnableIRQ( GPIO_B_IRQn );
}
void GPIOB_IRQHandler( void )
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
GPIOB_ClearITFlagBit( GPIO_Pin_22);
tmos_set_event( hidEmuTaskId, START_REPORT_EVT );
}
}
這么寫能工作，但是有問題，就是經(jīng)常會出現(xiàn)按一下誤判為多次按下。原因大家應(yīng)該都清楚，因?yàn)榘存I存在抖動，所以一次按下有可能進(jìn)入多次進(jìn)入中斷。
理想中的按下-彈起波形是這樣的：
但是實(shí)際由于按鍵抖動的存在，實(shí)際的波形可能是這樣的：
不信的話你可以接上示波器看看，或者軟件驗(yàn)證，比如在GPIO中斷服務(wù)函數(shù)里，設(shè)置一個全局變量，讓它每次進(jìn)入中斷后加1，按按鍵觀察這個變量的值。
那么該如何消除抖動呢？一種方法是硬件消抖，即按鍵兩端并聯(lián)一個小電容(電容大小由按鍵的機(jī)械特性來決定)，另外一種方法是我們今天要重點(diǎn)介紹的軟件消抖。
方法一：常用的加延時函數(shù)
在中斷服務(wù)函數(shù)中加一個比如10ms的延時函數(shù)，延時時間的長短取決于實(shí)際所用的按鍵特性，只要延時時間比抖動時間略大即可。原理很簡單，加了延時就避開了抖動的這段時間，在延時之后判斷引腳電平，如果為低電平就表示是按下。
void GPIOB_IRQHandler( void )
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
mDelaymS(10);
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
tmos_set_event( hidEmuTaskId, START_REPORT_EVT );
GPIOB_ClearITFlagBit( GPIO_Pin_22);
}
}
這個方法很簡單，但是不好的地方是延時占用MCU資源。尤其是這里的BLE應(yīng)用，在中斷服務(wù)函數(shù)中執(zhí)行時間長會引起藍(lán)牙連接中斷，所以這里不能這么用，我實(shí)際測試當(dāng)按鍵按快一點(diǎn)就很容易引起藍(lán)牙連接中斷。
方法二：加定時器
它的原理和方法一類似，只不過是不在中斷服務(wù)函數(shù)中阻塞等待，而是用一個定時器，代碼如下：
void GPIOB_IRQHandler( void )
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
GPIOB_ClearITFlagBit( GPIO_Pin_22);
tmos_stop_task(hidEmuTaskId, START_DEBOUNCE_EVT);
tmos_start_task(hidEmuTaskId, START_DEBOUNCE_EVT,16);
}
}
if(events & START_DEBOUNCE_EVT)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
PRINT("short press\n");
tmos_set_event( hidEmuTaskId, START_REPORT_EVT );
}
return (events ^ START_DEBOUNCE_EVT);
}
它的邏輯是每次抖動的下降沿重新開啟10ms定時器，在定時器時間到之后判斷IO電平狀態(tài)來判斷按鍵是否按下。
需要注意的是：10ms定時器不是一個周期性的定時器，它是一次性的，即時間到了之后就停止計(jì)時了。另外每次進(jìn)中斷后先讓定時器重新重頭開始計(jì)時。如果大家用其他代碼實(shí)現(xiàn)時要注意這兩點(diǎn)。
此方法的好處不像加延時函數(shù)那樣占用MCU資源。我實(shí)際測試這個方法可用，不會引起藍(lán)牙連接中斷。
以上介紹了使用中斷的方式來判斷按鍵短按，可以看到它判斷的依據(jù)是按鍵按下（由高電平變到低電平）這個狀態(tài)。下面在方法二的基礎(chǔ)上我們來實(shí)現(xiàn)長按的檢測，判斷長按的依據(jù)是按下后持續(xù)的維持一段時間低電平。代碼如下：
if(events & START_DEBOUNCE_EVT)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
PRINT("short press\n");
tmos_set_event( hidEmuTaskId, START_REPORT_EVT );
tmos_start_task( hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER,16 );
}
return (events ^ START_DEBOUNCE_EVT);
}
if(events & START_LONGCHECK_TIMER)
{
static int cnt=0;
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
cnt++;
if(cnt>100)
{
PRINT("long press\n");
tmos_stop_task( hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER);
cnt =0;
}
else
tmos_start_task( hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER,16 );
}
else
{
cnt=0;
tmos_stop_task( hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER );
}
return (events ^ START_LONGCHECK_TIMER);
}
實(shí)現(xiàn)的邏輯是：當(dāng)檢測到短按時，再開啟一個10ms定時器，在定時器到時之中判斷電平狀態(tài)，如果為低電平，就讓cnt變量加1，否則cnt=0，當(dāng)cnt>100，即低電平持續(xù)1s認(rèn)為是長按。我在這里當(dāng)判斷到長按之后或者IO變高之后會停止掉這個定時器，否則周期定時，因?yàn)闆]必要一直開著定時器。
除了上述的中斷方式，還可以使用輪詢的方式來實(shí)現(xiàn)，代碼如下：
void Key_Init()
{
GPIOB_ModeCfg( GPIO_Pin_22, GPIO_ModeIN_PU );
}
if(events & START_KEYSCAN_EVT)
{
KeyScan();
tmos_start_task(hidEmuTaskId, START_KEYSCAN_EVT,160);// 100ms執(zhí)行一次KeyScan()
return (events ^ START_KEYSCAN_EVT);
}
bool key_press_flag = false; // 按下標(biāo)志
bool key_long_press_flag = false; // 長按標(biāo)志
void KeyScan()
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22) == 0) // 低電平
{
if(key_press_flag == false)
tmos_start_task( hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER, 1600 ); // 啟動1s定時器
key_press_flag = true; // 置位按下標(biāo)志
}
else if(key_press_flag == true) // 高電平同時按鍵被按下過 ,表示是按下后的彈起
{
key_press_flag = false; // 清除按下標(biāo)志
if(key_long_press_flag == false)// 短按后的彈起
{
tmos_stop_task(hidEmuTaskId, START_LONGCHECK_TIMER);
PRINT("short press\n");
tmos_set_event( hidEmuTaskId, START_REPORT_EVT );
}
else // 長按后的彈起
{
key_long_press_flag =false;
}
}
else
{
key_press_flag = false;
key_long_press_flag = false;
}
}
if(events & START_LONGCHECK_TIMER)
{
key_long_press_flag =true;
PRINT("long press\n");
return (events ^ START_LONGCHECK_TIMER);
}
上面的這段代碼初次看著有點(diǎn)繞，但是看明白了之后會覺得這個實(shí)現(xiàn)邏輯還是挺好的，注釋寫了，這里不再詳細(xì)解釋了，我在多個項(xiàng)目里使用的都是它。它兼顧了去抖和短按/長按的檢測，并且長按可以判斷出長按按下/長按彈起。短按是檢測到彈起時認(rèn)為是短按動作。另外如果想同時支持多個長按，也很方便添加。
輪詢和中斷各有優(yōu)缺點(diǎn)，大家可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇，你一般常用哪種方式呢？
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