2019年02月18日 | 【单片机笔记】状态机效率地按键扫描、识别及检测方法

按键是人机交互最简单也是最廉价的方式之一，要实现一个或者多个按键的有效扫描并处理，这里附上我修改过的代码：

实现的代码主要包含有四个部分：

第一部分：按键的初始化部分

void Key_Configuration(void)

{

return;

}

这里需要根据所使用的IC来做不同的配置方式，我使用的是51内核，在初始化的过程I/O口默认做了准双向若上拉处理，按键低电平有效，所以就没有处理直接跳出去。

第二部分：按键的电平读取

//只读取初次按键电平状态，在状态机中进一步处理

static u8 Key_Read(void)

{

    if(!READ_KEY1)  

return KEY1_PRES;

    if(!READ_KEY2)  

return KEY2_PRES;       

    if(!READ_KEY3)  

return KEY3_PRES;

    if(!READ_KEY4)  

return KEY4_PRES;

    if(!READ_KEY5)  

return KEY5_PRES;

return KEY_NONE;

}

根据使用的具体环境及功能，这里每次读取电平只读取一个有效的电平并且有优先级，由代码可以看出优先级的顺序为：KEY1>KEY2>KEY3>KEY4>KEY5。当然需要使用多少个按键根据项目的需求来定，理论支持多少个独立按键都是可以的。

第三部分：状态机的按键判定部分

//状态机

static u8 Key_Scan(void)

{

static u8 state = 0; //按键初始化状态

static u8 KEY_LAST=0,KEY_NOW=0; //记录两次电平的状态

u8 KEY_VALUE=0;

KEY_NOW = Key_Read();//读按键值

switch(state)

{

case 0:

{

if(KEY_NOW != KEY_LAST) state = 1; //有按键按下

}break;

case 1: 

{

if(KEY_NOW == KEY_LAST) state = 2; //消斗之后按键有效

else state = 0; //认为误触

}break; 

case 2: //消斗之后

{

if(KEY_NOW == KEY_LAST) //还是按下的状态 

{

  state = 3;

}

else//松开了，短按

{

state = 0; 

KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_SHORT;  //返回键值短按

}

}break;

case 3: //判断长按短按

{

if(KEY_NOW == KEY_LAST) 

{

    static u8 cnt = 0;

if(cnt++ > 120) //1200ms

{

cnt = 0; 

state = 4;

KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_LONG; //返回键值长按

}   

}

else

{

state = 0;

KEY_VALUE = KEY_LAST|KEY_SHORT; //返回键值短按

}

}break;

case 4://长按松手检测

{

if(KEY_NOW != KEY_LAST) 

state = 0;

}break;

}//switch

KEY_LAST = KEY_NOW; //更新

return KEY_VALUE;

}

这部分也是整个的核心代码部分，首先定义了三个静态变量，按键的状态state，当前读取的键值KEY_NOW，上一次的键值KEY_LAST，以及返回的判定后的有效键值KEY_VALUE。接下来一步步研究：

state初始值为0，进入switch和case，每次进入case判断的时间间隔是由第四部分来确定的，这里给出我选用的是10ms

判定0，只要上一次记录的键值和本次读取到的键值不想等，则进入1。这里还有另一个作用，那就是短按的松手检测。这也是没有else的原因，具体如何实现请看状态4。

判定1，上一次和这一次的键值相等，注意case 0后KEY_LAST已经被更新，也就是说10ms后这次读取到的键值还等于上一次的键值，这里我们认为是有效的按下，而并非误触和干扰造成的，这种情况下进入2。否则就返回到0。

判定2，这里是从1过来的，也就是此时的按键键值是有效的，这里还是来判断上次更新的KEY_LAST及这次读取到的新的键值，如果不想等，证明手已经松开（单一按键的情况）。这样就识别成了短按，state重新回到0并返回短按的键值量，在0。如果按键还没有被释放那就有长按的趋势了，进入3。

判定3，这里也很简单，判定键值有没有释放，每次进来就开始计次，10ms进入一次，这里计120次也就是需要1200ms的时间达到条件并且把返回的键值赋值成长按，同时进入4，反之没有达到时间就识别成短按并重新进入0。

判定4，这里代码的作用主要是作为长按的松手检测，道理也很简单，按键没有释放，那肯定历史键值和当前的键值相等并且不为0，等按键释放的后，读取的键值肯定为0，这就跳出了状态4。

第四部分：实体函数及被调用函数

static void KEY1_ShortHander(void)

{

}

static void KEY1_LongHander(void)

{

}

static void KEY2_ShortHander(void)

{

}

static void KEY2_LongHander(void)

{

}

static void KEY3_ShortHander(void)

{

}

static void KEY3_LongHander(void)

{

}

static void KEY4_ShortHander(void)

{

}

static void KEY4_LongHander(void)

{

}

static void KEY5_ShortHander(void)

{

}

static void KEY5_LongHander(void)

{

}

void Key_Hander(void) //按键处理函数

{

u8 KEY_NUM=0;

static u32 LAST=0;

if(Systick_ms-LAST<10) return;

LAST = Systick_ms;

KEY_NUM = Key_Scan();  //按键扫描值

if(KEY_NUM == KEY_NONE) return;

//有按键按下

if(KEY_NUM & KEY_SHORT) //短按

{    

if(KEY_NUM & KEY1_PRES)//KEY1_PRES

{

KEY1_ShortHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY2_PRES)//KEY2_PRES

{

KEY2_ShortHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY3_PRES)//KEY3_PRES

{

KEY3_ShortHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY4_PRES)//KEY4_PRES

{

KEY4_ShortHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY5_PRES)//KEY5_PRES

{

KEY5_ShortHander();

}

}

else if(KEY_NUM & KEY_LONG) //长按 

{

if(KEY_NUM & KEY1_PRES)//KEY1_PRES

{

KEY1_LongHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY2_PRES)//KEY2_PRES

{

KEY2_LongHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY3_PRES)//KEY3_PRES

{

KEY3_LongHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY4_PRES)//KEY4_PRES

{

KEY4_LongHander();

}

else if(KEY_NUM & KEY5_PRES)//KEY5_PRES

{

KEY5_LongHander();

}

}

}

这部分代码是比较清晰的，通过前面3部分的分析，在这里调用前3部分的得到键值的结果，然后判定结果做相应的函数和功能处理，这里给的直接是函数体，用户可以直接在函数体里面添加响应的代码。但更有效的方式应该是把执行函数换成标记变量，这样程序执行会更加有条理并且不错误的占用时间片。

最后附上头文件：

#ifndef __FY_KEY_H

#define __FY_KEY_H

#include "fy_includes.h"

#define READ_KEY1 P30

#define READ_KEY2 P14

#define READ_KEY3 P13

#define READ_KEY4 P10

//#define READ_KEY5 P17

#define KEY1_PRES 0x01

#define KEY2_PRES 0x02

#define KEY3_PRES 0x04

#define KEY4_PRES 0x08

#define KEY5_PRES 0x10

#define KEY_SHORT  0x40

#define KEY_LONG   0x80

#define KEY_NONE      0

#define HOT_KEY_PRES KEY1_PRES

#define PWR_KEY_PRES KEY2_PRES

#define H2_KEY_PRES KEY3_PRES

#define MP3_KEY_PRES KEY4_PRES

void Key_Configuration(void);

void Key_Hander(void);

#endif

/*********************************************END OF FILE**********************************************/