MCU软件最佳实践——独立按键
1. 引子
在进行mcu驱动和应用开发时，经常会遇到独立按键驱动的开发，独立按键似乎是每一个嵌入式工程师的入门必修课。笔者翻阅了许多书籍（包括上大学时候用的书籍）同时查阅了网上许多网友的博客，无一例外，清一色采用检测、延时、再检测，千篇一律，似乎是按键过于简单，因此没有人愿意推陈出新。
本文介绍一种独立按键驱动，消除抖动不采用软件延时（让CPU死等，mcu无休止的运行_nop_()函数，在稍微复杂应用场景，cpu时间捉襟见肘的场合，一个独立按键便让CPU如此耗力，是非常不明智的）。本驱动短小精悍，可以是适用于裸机应用，也可方便移植到rtos。
2. 思路
分析独立按键按下的过程，分为稳定状态、非稳定状态；
根据经验值，抖动消除时间为10ms左右；
累计检测到超过10ms按下状态，视为按键按下；
累计检测到超过10ms弹起状态，视为按键弹起；
2.1 按键驱动key.c
/**
* @file: key.c
* @brief: 按键驱动实现
*/
#include <reg52.h>
#define STAT_RELEASED (1)
#define STAT_PRESSED (0)
unsigned char (*keyfn)(void);// 应用提供本函数实现，返回1表示读到高电平，返回0表示读到低电平
unsigned char flg_down;
unsigned char flg_up;
unsigned char stat; // 默认是弹起状态
unsigned char timer;
void key_init(unsigned char (*fn)(void))
{
stat = STAT_RELEASED;
keyfn = fn;
}
void key_scan(void)
{
if(keyfn && !keyfn()) // 有按键按下
{
if(timer < 1) // 非稳态
{
timer++;
return;
}
if(stat == STAT_RELEASED)
{
stat = STAT_PRESSED;
// post down event
flg_down = 1;
}
}
else
{
if(timer > 0) // 非稳态
{
timer--;
return;
}
if(stat == STAT_PRESSED)
{
stat = STAT_RELEASED;
// post up event
flg_up = 1;
}
}
}
2.2 按键对外接口key.h
/**
* @file:key.h
* @brief:按键驱动对外接口
*/
/**
* @function: key_init
* @param fn: 函数指针，有返回值，读到高电平返回1，读到低电平返回0
* @brief: 按键模块初始化函数，传递io电平读取函数到按键模块
*/
extern void key_init(unsigned char (*fn)(void));
extern unsigned char flg_down;
extern unsigned char flg_up;
extern void key_scan(void); // 10ms周期调用
3 实验
假设单片机P2.1口为按键；
按下和弹起时，串口打印输出
为了方便实验，添加串口驱动、定时器驱动程序。
3.1 串口驱动
/**
* @file: uart.c
* @brief: 串口驱动，波特率9600bps，10bit模式
*
*/
#include <reg52.h>
void uart_init(void)
{
SCON = 0X50; // 10bit 可变波特率模式
//T1: SM1SM0=10,8bit auto reload,波特率9600bps
TMOD = (TMOD & 0X0F) | (1 << 5);
TH1 = TL1 = 0XFD;
TR1 = 1;
ES = 1;
EA = 1;
TI = 1; // start transmit if using putchar provided by c51 lib
}
void uart_isr(void) interrupt 4
{
if(RI)
{
RI = 0;
}
if(TI)
{
}
}
/**
* @file: uart.h
*/
// 串口模块
extern void uart_init(void);
3.2 定时器驱动
/**
* @file: timer0.c
* @brief: 产生10ms事件
*/
#include <reg52.h>
int systick;
unsigned char flg_10ms;
unsigned char flg_50ms;
unsigned char flg_sec;
void timer_init(unsigned char ms)
{
TMOD = (TMOD & 0XF0); // 模式0:13bit 定时器模式，最大计数值8192
TH0 = (8192 - ms * 1000) / 32; // TH0的8位保存13bit初值的高8bit
TL0 = (8192 - ms * 1000) % 32; // TL0的低5位用来存储13bit初值得低5bit
TR0 = 1;
ET0 = 1;
EA = 1;
}
void timer_isr(void) interrupt 1
{
TR0 = 0;
timer_init(1);
systick++;
if(systick % 10 == 0)
{
flg_10ms = 1;
if(systick % 50 == 0)
{
flg_50ms = 1;
if(systick % 1000 == 0)
{
flg_sec = 1;
}
}
}
}
/**
* @file:timer0.h
*/
// 定时器模块
extern unsigned char flg_10ms;
extern unsigned char flg_50ms;
extern unsigned char flg_sec;
extern void timer_init(unsigned char ms);
3.3 编写应用
- 初始化串口、定时器、按键模块
- 10ms为周期扫描按键
- 监测按键事件并处理
#include <reg52.h>
#include <timer0.h>
#include <uart.h>
#include <key.h>
#include <stdio.h>
sbit button = P2^1;
unsigned char kfn(void)
{
return button? 1: 0;
}
void main(void)
{
uart_init();
timer_init(1);
key_init(kfn);
while(1)
{
if(flg_10ms)
{
flg_10ms = 0;
key_scan(); // 10ms扫描1次
}
if(flg_down)
{
flg_down = 0;
printf("key pressed\r\n");
}
if(flg_up)
{
flg_up = 0;
printf("key released\r\n");
}
}
}
