2019年10月10日 | MSP430程序库<七>按键

按键是单片机系统最常用的输入设备之一；几乎是只要需要交互输入，就必须有键盘。这篇博客实现了一个通用的键盘程序，只要提供一个读取键值的函数(底层键值)，程序将完成消抖、存入队列等一些列处理。同时本程序提供最常用的4*4矩阵键盘的程序，和4个按键的程序。

硬件介绍：

本文主要实现了一个键盘的通用框架，可以很方便的改为不同的键盘函数，这里实现了两种按键4个单独按键和4*4行列扫描的键盘。

4个按键的是这样的：四个按键分别一端接地，另一端接上拉电阻后输入单片机的P1.0-P1.3口；这样，按键按下时，单片机接到低电平，松开时单片机输入信号有上拉电阻固定为高电平。

4*4的按键：行输入信号配有桑拉电阻，无按键时默认电平高电平；列扫描信号线直接接到按键列线；读键时，列扫描信号由单片机给出低电平信号(按列逐列扫描)，读取行信号，从而判断具体是哪个按键；电路图大概如下：

图中，IN是键盘的列扫描线，OUT是键盘的输出的行信号线。扫描是也可以按行扫描，这时IN是行扫描线，OUT的按键输出的列信号线。我的程序是按列扫描的（行列扫描原理一样，只是行列进行了交换）。

这里，同时实现了4*4按键的scanf函数的移植，同时，加入了之前实现的液晶的printf函数的移植，搭建了一个可以交互输入输出的完整的一个系统；液晶的printf又加入了函数，实现了退格；可以在输入错误数字的时候退格重新输入。

程序实现：

先说一下程序的结构，程序实现了一个循环队列，用来存放已按下的键值，可以保存最新的四个按键，可以防止按键丢失；程序使用的是中断的方式进行按键，每16ms(用的是看门狗的间隔中断)读一次按键，进行判断键值是否有效，有效则放入队列，等待读取。

循环队列的实现:用数组实现，为判断队满，数组的最后一个元素不用于存储键码值：

/**********************宏定义***********************/

#define KeySize     4           //键码值队列

#define Length      KeySize+1   //队列数组元素个数

/***************************************************/

/**********************键值队列*********************/

//可KeySize(Length-1)个键码循环队列占用一个元素空间

char Key[Length];

入队函数：入队时，队满则出队一个，以保存最新的四个按键。

void AddKeyCode(char keyCode)

{

    if((rear+1)%Length==front)      //队满

    {

        front=(front+1)%Length;     //出队一个

    }

    Key[rear] = keyCode;

    rear=(rear+1)%Length;

}

出队函数：出队函数即是读取按键的函数，以供其他需要的地方调用。

char ReadKey()

{

    char temp;

    //if(rear==front) return '';    //无按键

    while(rear==front);

    temp = Key[front];

    front=(front+1)%Length;

    return temp;

}

KeyProcess:这个函数即是键盘处理函数，需要被每10ms-20ms的时间调用一次的函数，在这里把它放入了看门狗定时器16ms的中断中;函数流程图和函数内容如下：

void KeyProcess()

{

    static char keyValue = 0xff;    //按键标识，键值

    static char addedFlag = 0;      //加入队列标志

    char keyVal = GetKey();

    if(keyVal==0xff)                //无按键

    {

        keyValue = 0xff;

        addedFlag = 0;

        return;

    }

    if(keyValue==0xff)              //之前状态无按键

    {

        keyValue = keyVal;

        return;

    }

    if(keyValue!=keyVal)            //和前次按键不同

    {

        keyValue = keyVal;          //保存新按键值

        return;

    }

    if(addedFlag==1)                //已加入队列

    {

        return;

    }

    addedFlag = 1;

    AddKeyCode(KeyCode[keyVal]);

}

这个函数完成按键的判断，并和上次的比较，从而判断是否是有效按键，再根据是否已经入队保存，去判断是否要保存，入队列保存按键。

这个函数需要每10ms-20ms中断运行一次：

#pragma vector=WDT_VECTOR

__interrupt void WDT_ISR()

{

    KeyProcess();

}

这是430看门狗的间隔定时中断，设置的是每16ms中断一次：

    WDTCTL=WDT_ADLY_16;   //看门狗内部定时器模式16ms

    IE1 |= WDTIE;         //允许看门狗中断

KeyProcess里调用了GetKey函数，这个函数需要用户提供，以满足特殊的按键需求，这里提供了两个实例：4个按键和4*4矩阵键盘。

4个按键的getkey函数：

char GetKey()

{

    if((P1IN&0X0F)==0x0E)

    {

        return 0;

    }

    if((P1IN&0X0F)==0x0D)

    {

        return 1;

    }

    if((P1IN&0X0F)==0x0B)

    {

        return 2;

    }

    if((P1IN&0X0F)==0x07)

    {

        return 3;

    }

    return 0xff;

}

这里根据每个按键，输出按键原始键值，没有按键则输出0xff；当自己提供getkey函数时，也需要这样，无按键时返回0xff

把对应原始键值翻译成所需键码，用数组KeyCode：

char KeyCode[] = "0123";    /*4个按键时*/

这里把它转化成ASCII码输出，需要的话可以自行更改。

4*4矩阵键盘：getkey：

char GetKey()

{

    P1DIR |= 0XF0;                  //高四位输出

    for(int i=0;i<4;i++)

    {

        P1OUT = 0XEF << i;

        for(int j=0;j<4;j++)

        {

            if((P1IN&(0x01<            {

                return (i+4*j);

            }

        }

    }

    return 0xff;

}

这里是按列扫描，可以随意改成其他扫描方式，只要获取原始键值即可，无按键是须返回0xff。

KeyCode，翻译成ASCII码：

char KeyCode[] = "0123456789ABCDEF"

到这里，正常的键盘程序结束，调用时只需加入Key.c，包含Key.h即可使用，先调用KeyInit后，就可以正常的读键了。这里不再细说。

scanf移植：scanf移植时，需要的是ASCII码字符型设备，利用ASCII码输入数据还必须要有回车键，只有这样，才能用scanf输入数据，这里为了输入数据错误时，可以退格修改，按键还有一个退格键。

键盘结构：

保留键用字符’’,回车’n’退格’b’

所以：KeyCode：

char KeyCode[] = "123b45600789000r"; /* 4*4,scanf移植*/

在字符串里，后面是数字时，必须用’00’否则，c语言编译器认为和后面的数字组合为一个字符。

scanf的移植，需要实现getchar函数，这里和之前的getchar函数类似，把它放到了Getchar.c文件里，内容如下：

#include

#include "Key.h"

#define LINE_LENGTH 20          //行缓冲区大小，决定每行最多输入的字符数

/*标准终端设备中，特殊ASCII码定义，请勿修改*/

#define InBACKSP 0x08           //ASCII  <--  (退格键)

#define InDELETE 0x7F           //ASCII (DEL 键)

#define InEOL 'r'              //ASCII   (回车键)

#define InLF 'n'                 //ASCII   (回车)

#define InSKIP '3'             //ASCII control-C

#define InEOF 'x1A'            //ASCII control-Z

#define OutDELETE "x8 x8"     //VT100 backspace and clear

#define OutSKIP "^Cn"          //^C and new line

#define OutEOF "^Z"             //^Z and return EOF

int getchar()

{

    static char inBuffer[LINE_LENGTH + 2];      //Where to put chars

    static char ptr;                            //Pointer in buffer

    char c;

    while(1)

    {

        if(inBuffer[ptr])                       //如果缓冲区有字符

            return (inBuffer[ptr++]);           //则逐个返回字符

        ptr = 0;                                //直到发送完毕，缓冲区指针归零

        while(1)                                //缓冲区没有字符，则等待字符输入

        {

            c = ReadKey();                      //等待接收一个字符==移植时关键

            if(c == InEOF && !ptr)              //==EOF==  Ctrl+Z 

            {                                   //只有在未入其他字符时才有效

                printf(OutEOF);                 //终端显示EOF符

                return EOF;                     //返回 EOF（-1）

            }

            if(c==InDELETE || c==InBACKSP)      //==退格或删除键==

            {

                if(ptr)                         //缓冲区有值

                {

                    ptr--;                      //从缓冲区移除一个字符

                    printf(OutDELETE);          //同时显示也删掉一个字符

                }

            }

            else if(c == InSKIP)                //==取消键 Ctrl+C ==

            {

                printf(OutSKIP);                //终端显示跳至下一行

                ptr = LINE_LENGTH + 1;          //==0 结束符==

                break;

            }

            else if(c == InEOL||c == InLF)      //== 'r' 回车=='n'回车

            {

                putchar(inBuffer[ptr++] = 'n');//终端换行

                inBuffer[ptr] = 0;              //末尾添加结束符（NULL）

                ptr = 0;                        //指针清空

                break;

            }

            else if(ptr < LINE_LENGTH)          //== 正常字符 ==

            {

                if(c >= ' ')                    //删除 0x20以下字符