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標(biāo)題: [后續(xù)]單片機(jī)狀態(tài)機(jī)+事件驅(qū)動(dòng) 按鍵掃描 [打印本頁]

作者: 王朗的誘惑 時(shí)間: 2020-4-9 23:38
標(biāo)題: [后續(xù)]單片機(jī)狀態(tài)機(jī)+事件驅(qū)動(dòng) 按鍵掃描
本帖最后由王朗的誘惑于 2020-4-14 22:26 編輯

前接[失敗]狀態(tài)機(jī)+事件驅(qū)動(dòng) 按鍵掃描。(如果懶得看前面的內(nèi)容可以直接看本帖，無妨)
繼2018年10月實(shí)驗(yàn)過一個(gè)按鍵掃描失敗，時(shí)隔將近一年半，后續(xù)它終于來了！

這次換用了IAP15W4K61S4，把之前的程序搞好了。必須要承認(rèn)一個(gè)錯(cuò)誤：之前單片機(jī)死機(jī)其實(shí)不是單片機(jī)速度問題，而是程序設(shè)計(jì)問題[慚愧……]，現(xiàn)在已經(jīng)解決。這次的程序添加了事件隊(duì)列，進(jìn)一步釋放定時(shí)器資源。定時(shí)器只負(fù)責(zé)添加任務(wù)，由主程序清空任務(wù)隊(duì)列+執(zhí)行事件函數(shù)。所以芯片慢點(diǎn)也沒關(guān)系啦。

正文

狀態(tài)機(jī)、事件隊(duì)列

狀態(tài)機(jī)還是挺常見，不過為什么要用事件隊(duì)列呢？因?yàn)橹袛嗪瘮?shù)不能拖得太長(zhǎng)，如果定時(shí)器中斷執(zhí)行的事件函數(shù)還沒完，下一次中斷又來了可怎么辦……所以加入事件隊(duì)列機(jī)制，中斷只負(fù)責(zé)把需要執(zhí)行的事件入隊(duì)，由主函數(shù)執(zhí)行并清空隊(duì)列里面的事件函數(shù)，也算是某種“異步”了吧。

假如主函數(shù)清空隊(duì)列的速度還沒有定時(shí)器入隊(duì)快，那么隊(duì)列滿了以后，之后的按鍵事件直接拋棄，不會(huì)響應(yīng)。

參考資料

機(jī)智云的STM32按鍵掃描

資源占用

定時(shí)器0 - 按鍵掃描
定時(shí)器1 - 串口1
Program Size: data=59.3 xdata=100 code=4214(MDK5 C51編譯，8級(jí)優(yōu)化，還是占了挺多空間的，不過功能強(qiáng)大)

功能說明

支持button和switch
支持button單擊、多擊、長(zhǎng)按、多按鍵組合
支持任意IO的按鍵連接

文件說明

KeyScanConfig.h
按鍵掃描相關(guān)的一些常量，根據(jù)需要修改。
1. #define EN_P4 //如果按鍵連接到P4上需要使能此項(xiàng) 有的封裝沒有P4
2. #define EN_P5 //如果按鍵連接到P5上需要使能此項(xiàng) 有的封裝沒有P5
3. #define EN_P6 //如果按鍵連接到P6上需要使能此項(xiàng) 有的封裝沒有P6
4. typedef unsigned int keyTriggerType_t; //數(shù)據(jù)類型是幾位就支持幾個(gè)按鍵定義多了占內(nèi)存
5. #define MAX_KEY_NUMBER (sizeof(keyTriggerType_t)<<3)//最大支持按鍵數(shù)量為keyTriggerType_t的位數(shù)即(sizeof(keyTriggerType_t)*8)
7. #define DEBOUNCE_TIME 20 //消抖延時(shí)ms
8. #define LONG_PRESS_TIME 1500 //長(zhǎng)按判定時(shí)間ms
9. #define N_CLICK_NUMBER 2 //連擊判定次數(shù)
10. #define N_CLICK_TIMELIMIT 300 //連擊間隔超時(shí)時(shí)間ms (超過此時(shí)間判定為單擊)
11. #define EVENT_QUEUE_LEN 8 // 事件隊(duì)列長(zhǎng)度，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，需要為2的整數(shù)次冪
復(fù)制代碼
KeyScan.h
各種枚舉、結(jié)構(gòu)體、函數(shù)定義。不需要用戶修改。
KeyScan.c
按鍵掃描的實(shí)現(xiàn)。不需要用戶修改。

使用方法

以下步驟在主函數(shù)main.c中操作。

把KeyScan.h, KeyScan.c, KeyScanConfig.h放到工程目錄下。
在主函數(shù)中引入頭文件
1. #include "main.h"
2. #include "Uart.h"
3. #include "KeyScan.h"
復(fù)制代碼
main.h包含基本數(shù)據(jù)類型的typedef定義，一些C庫(kù)的頭文件引入和系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置；
Uart.h是單片機(jī)串口模塊頭文件；
KeyScan.h是按鍵掃描模塊頭文件。
假如現(xiàn)在有4個(gè)按鍵A,B,C,D，給按鍵編號(hào)，放到枚舉類型里。
1. enum EnumUserKey{ //按鍵編號(hào) 從0開始不得超過(MAX_KEY_NUMBER-1)
2. EnumKey_A = 0,
3. EnumKey_B = 1,
4. EnumKey_C = 2,
5. EnumKey_D = 3
6. };
復(fù)制代碼
定義按鍵相關(guān)的兩個(gè)結(jié)構(gòu)體，作為全局變量。GPIO_KEY_NUM是第3步中按鍵的數(shù)量，這里是4；FUNC_KEY_NUM是第5步中事件函數(shù)的數(shù)量，這里是3，功能與按鍵是獨(dú)立的，數(shù)量可以不相等。
1. #define GPIO_KEY_NUM 4 // 按鍵總數(shù)，即enum EnumUserKey定義的按鍵數(shù)量
2. xdata KeyIO_t SingleKey[GPIO_KEY_NUM]; // 按鍵IO數(shù)組
3. #define FUNC_KEY_NUM 3 // 用戶自定義的功能總數(shù)
4. xdata KeyFunc_t KeyFuncs[FUNC_KEY_NUM]; // 按鍵功能數(shù)組
復(fù)制代碼
定義按鍵功能函數(shù)。比如，需要按鍵A,B單擊分別觸發(fā)，按鍵C,D同時(shí)按下觸發(fā)，功能函數(shù)可以定義成下面這樣，函數(shù)名字隨意。
1. void KeyAPressEvent(void){
2. P40 = ~P40;
3. }
4. void KeyBPressEvent(void){
5. Delay100ms();
6. }
7. void KeyCDPressEvent(void){
8. P41 = ~P41;
9. // printf發(fā)送長(zhǎng)串被中斷打斷會(huì)死機(jī)，使用UartSendString
10. // 如果很短可以使用printf
11. UartSendString("testtesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttest\r\n");
12. Delay100ms(); // 長(zhǎng)延時(shí)也不會(huì)死機(jī)了，哈哈
13. UartSendString("testtesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttest\r\n");
14. Delay100ms();
15. }
復(fù)制代碼
好的，現(xiàn)在按鍵有了，功能也有了，但是還沒聯(lián)系到一起。下面是按鍵掃描初始化函數(shù)，把它們聯(lián)系起來。
1. //按鍵掃描初始化
2. void KeyInit(void){
3. u8 i;
4. // 函數(shù)指針必須全部初始化為NULL
5. for(i=0; i<FUNC_KEY_NUM; i++){
6. KeyFuncs.fp_singleClick = NULL;
7. KeyFuncs.fp_comboClick = NULL;
8. KeyFuncs.fp_longPress = NULL;
9. KeyFuncs.fp_multiPress = NULL;
10. }
12. // 注冊(cè)按鍵 Port1必須是IO口 Port2是IO口或"GND"
13. SingleKey[EnumKey_A].IOPort1 = "P36"; SingleKey[EnumKey_A].IOPort2 = "GND";
14. SingleKey[EnumKey_B].IOPort1 = "P52"; SingleKey[EnumKey_B].IOPort2 = "GND";
15. SingleKey[EnumKey_C].IOPort1 = "P54"; SingleKey[EnumKey_C].IOPort2 = "GND";
16. SingleKey[EnumKey_D].IOPort1 = "P53"; SingleKey[EnumKey_D].IOPort2 = "GND";
18. // 需要響應(yīng)的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號(hào)! 組合按鍵用或
19. KeyFuncs[0].triggerValue = TRIGGER_VALUE(EnumKey_A);
20. // 注冊(cè)回調(diào)函數(shù)為單擊功能
21. KeyFuncs[0].fp_singleClick = KeyAPressEvent;
23. // 需要響應(yīng)的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號(hào)! 組合按鍵用或
24. KeyFuncs[1].triggerValue = TRIGGER_VALUE(EnumKey_B);
25. // 注冊(cè)回調(diào)函數(shù)為單擊功能
26. KeyFuncs[1].fp_singleClick = KeyBPressEvent;
28. // 需要響應(yīng)的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號(hào)! 組合按鍵用或
29. KeyFuncs[2].triggerValue = TRIGGER_VALUE(EnumKey_C) | TRIGGER_VALUE(EnumKey_D);
30. // 注冊(cè)回調(diào)函數(shù)為組合鍵功能
31. KeyFuncs[2].fp_multiPress = KeyCDPressEvent;
33. KeyScanInit((KeyIO_t*)&SingleKey, GPIO_KEY_NUM, (KeyFunc_t*)&KeyFuncs, FUNC_KEY_NUM);
34. }
復(fù)制代碼
初始化過程可以分為4個(gè)步驟：
- 初始化函數(shù)指針為NULL，這里的函數(shù)指針變量來自第4步定義的xdata KeyFunc_t KeyFuncs[FUNC_KEY_NUM]
- 告訴單片機(jī)按鍵的硬件連線位置，假如按鍵A,B,C,D的一端分別連到單片機(jī)的P36,P52,P54,P53上，另一端接地，就按照上面的程序設(shè)置。如果按鍵是矩陣的，沒有接地，就把按鍵兩端的IO都對(duì)應(yīng)寫成字符串。
(這么做的好處就是可以把按鍵隨便亂接，畢竟有的封裝，比如SOP-16是沒有完整的一組8bit IO引出的，假如在這個(gè)單片機(jī)上用傳統(tǒng)的方式應(yīng)用4×4矩陣鍵盤，位處理是不是特別難受？)
- 這一步把按鍵和一個(gè)事件函數(shù)聯(lián)系起來。
  需要用到TRIGGER_VALUE宏，把按鍵編號(hào)轉(zhuǎn)換成觸發(fā)值，如果用到組合鍵，把各個(gè)按鍵的觸發(fā)值用|連接即可。
  還需要注意的就是按鍵的功能是靠結(jié)構(gòu)體成員的名字來區(qū)分的，有fp_singleClick, fp_comboClick, fp_longPress, fp_multiPress共4種，給哪個(gè)賦值，對(duì)應(yīng)的事件函數(shù)就是什么功能。
- 把剛才設(shè)置好的結(jié)構(gòu)體給到按鍵掃描程序，開始按鍵掃描。
編寫主函數(shù)，把KeyInit()放到初始化里，把KeyEventProcess()放到while(1)里。
1. void main(){
2. EA = 1;
3. UartInit();
4. KeyInit(); //按鍵掃描初始化
5. // printf發(fā)送長(zhǎng)串被中斷打斷會(huì)死機(jī)，使用UartSendString
6. // printf("testtesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttest\r\n");
7. UartSendString("testtesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttesttest\r\n");
8. while(1){
9. KeyEventProcess();
10. }
11. }
復(fù)制代碼
KeyEventProcess()檢查事件隊(duì)列，執(zhí)行隊(duì)列里所有函數(shù)。如果隊(duì)列滿了，那么再有按鍵事件的話，就會(huì)被忽略。所以，慢點(diǎn)按，哈哈。(其實(shí)單片機(jī)速度夠，快點(diǎn)按也沒事，而且隊(duì)列長(zhǎng)度能改，在KeyScanConfig.h里)

注意事項(xiàng)

printf發(fā)送字符串有bug。
具體發(fā)生在printf發(fā)送過程中被中斷打斷的時(shí)候，現(xiàn)象是死機(jī)，串口不斷發(fā)送亂碼。調(diào)節(jié)串口中斷優(yōu)先級(jí)為最高沒有改善。
如果沒有中斷打斷，不會(huì)有bug。
系統(tǒng)主頻率在main.h里對(duì)應(yīng)實(shí)際主頻率修改。
串口波特率在Uart.h里對(duì)應(yīng)實(shí)際波特率修改。
目前僅在IAP15W4K61S4上實(shí)驗(yàn)，15系列的單片機(jī)可以直接用，如果更換其他系列單片機(jī)需要修改Timer0的初始化和中斷函數(shù)。(在KeyScan.c里定義)
編譯報(bào)了3個(gè)警告，不影響。

其他

害，原諒我偷懶下吧……其實(shí)文檔已經(jīng)在github上面寫好了，這里不知道怎么用markdown編輯器，搞得排版很亂……所以剩下的設(shè)計(jì)思路參考Wiki吧。

工程代碼已上傳。(也可以到github上面下載https://github.com/AdjWang/C51KeyScan)

作者: 王朗的誘惑 時(shí)間: 2020-4-10 11:50
本帖最后由王朗的誘惑于 2020-4-14 22:30 編輯

之前上傳失敗了……

狀態(tài)機(jī)按鍵20200409bak.zip (1.12 MB, 下載次數(shù): 38)
更新：(僅在github上更新，暫不在論壇上傳更新后的附件，避免附件版本和帖子里的說明對(duì)不上)2020/04/14 添加對(duì)switch，即自鎖開關(guān)的支持。

作者: xmfjfhcel 時(shí)間: 2020-4-14 15:28
大俠真的太歷害得不要不要的。佩服，啥時(shí)候有樓主一半的水平就可以了。

作者: 王朗的誘惑 時(shí)間: 2020-4-14 22:35

xmfjfhcel 發(fā)表于 2020-4-14 15:28
大俠真的太歷害得不要不要的。佩服，啥時(shí)候有樓主一半的水平就可以了。

哈哈，多謝夸獎(jiǎng)。我也不聰明啊，只是努力并堅(jiān)持下來，玩單片機(jī)快6年了，我能做到的，你也一定能，說不定還能做得更好。

作者: zmc419 時(shí)間: 2022-9-1 18:06
很好，可以參考，不過太消耗資源了

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