[嵌入式]STM32按键状态机3——增加双击与功能优化

上篇文章，介绍了将按键检测增加长按功能，并将按下抖动与松开抖动共用一个抖动状态来表示，其状态图如下：

仔细研究这个状态图，其它还存在一些问题：

• 短按状态，只要按下去，不需要等按键再释放，就会触发短按事件。对于需要按下再松开作为一次短按的应用来说，此状态图也不满足需求
• 长按状态，必须先经过短按状态，即长按按键，会先触发一个短按，再触发一个长按。如果实际应用中需要分别使用短按和长按，则此状态图不满足要求

本篇，就来解决上述两个问题，并再增加一个按键双击检测，实现一个功能更全面的按键检测。

1 增加双击检测

增加一个双击检测，需要增加两个状态：

• 等待再次按下
• 确认第2次按下

同时，之前的“短按状态”和“长按状态”分别改为“确认按下”和“确认长按”。

1.1 状态图修改

修改后的状态图如下，有以下几点需要注意：

• “确认按下”不是短按触发的条件，需要等松开后，经消抖进入到“等待再次按下”一段时间后(200ms)，没有再次被按下，才触发短按事件，这样就解决了本篇开头提到的第1个问题
• “确认按下”不是短按触发的条件，另一个用途是，当此状态继续保持按下状态一段时间后(1s)，则会单独触发长按事件，同时进入到“确认长按”状态，这样就解决了本篇开头提到的第2个问题
• 对于双击事件的检测，首先按下按键进入“确认按下”状态，然后在1s内松开进入“等待再次按下”状态，接着在200ms内再次按下进入“确认第2次按下”状态，然后在1s内松开，即可触发双击事件，并同时进入“稳定松开”状态
• 注意，在“确认第2次按下”状态下，如果在1s内没有松开，也会进入到“确认长按”状态

1.2 程序编写

根据状态图，修改对应的状态机逻辑，修改后的代码如下：

void key_status_check()
{
	switch(g_keyStatus)
	{
		//按键释放(初始状态)
		case KS_RELEASE:
		{
			//检测到低电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 0)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
		}
		break;
		
		//抖动
		case KS_SHAKE:
		{
			if (KEY0 == 1) 
			{
				//从松开状态来的抖动
				if (KS_RELEASE == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_RELEASE;
				}
				//从等待再次按下状态来的抖动
				else if (KS_WAIT_PRESS_AGAIN == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_WAIT_PRESS_AGAIN;
				}
				//从确认按下状态来
				else if (KS_AFFIRM_SHORT_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					g_WaitPressAgainCnt = 0;
					g_keyStatus = KS_WAIT_PRESS_AGAIN;
				}
				//从确认再次按下状态来
				else if (KS_AFFIRM_PRESS_AGAIN == g_lastKeyStatus)
				{
					printf("=====> key double press\r\n");
					g_keyStatus = KS_RELEASE;
				}
				//从确认长按状态来
				else if (KS_AFFIRM_LONG_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_RELEASE;
				}
				else
				{
					printf("err!\r\n");
				}
			}
			else
			{
				//从确认按下状态来的抖动
				if (KS_AFFIRM_SHORT_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_AFFIRM_SHORT_PRESS;
				}
		        //从第2次按下状态来的抖动
				else if (KS_AFFIRM_PRESS_AGAIN == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_AFFIRM_PRESS_AGAIN;
				}
				//从确认长按状态来的抖动
				else if (KS_AFFIRM_LONG_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_AFFIRM_LONG_PRESS;
				}
				//从松开状态而来
				else if (KS_RELEASE == g_lastKeyStatus)
				{
					g_PressTimeCnt = 0;
					g_keyStatus = KS_AFFIRM_SHORT_PRESS;
					//printf("=====> key short press\r\n");
				}
				//从等待再次看下(的松开)状态而来
				else if (KS_WAIT_PRESS_AGAIN == g_lastKeyStatus)
				{
					g_Press2TimeCnt = 0;
					g_keyStatus = KS_AFFIRM_PRESS_AGAIN;
				}
				else
				{
					printf("err!\r\n");
				}
			}
		}
		break;
		
		//确认按下
		case KS_AFFIRM_SHORT_PRESS:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			else
			{
				if (g_LongPressTimeCnt % 20 == 0) //每隔1000ms打印一次
				{
					printf("=====> key long press:%d\r\n", g_LongPressTimeCnt/20);
					
					keyEvent = KE_LONG_PRESS;
				}
				g_LongPressTimeCnt++;
			}
		}
		break;
		
		//等待再次按下
		case KS_WAIT_PRESS_AGAIN:
		{
			//检测到低电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 0)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			
			g_WaitPressAgainCnt++;
			if (g_WaitPressAgainCnt == 4) //200ms没有再次按下
			{
				printf("=====> key single press\r\n");
				g_keyStatus = KS_RELEASE;
			}
		}
		break;
		
		//确认第2次按下
		case KS_AFFIRM_PRESS_AGAIN:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			
			g_Press2TimeCnt++;
			if (g_Press2TimeCnt == 20) //1000ms
			{
				g_LongPressTimeCnt = 0;
				g_keyStatus = KS_AFFIRM_LONG_PRESS;
			}
		}
		break;
		
	    //确认长按
		case KS_AFFIRM_LONG_PRESS:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			
			g_LongPressTimeCnt++;
			if (g_LongPressTimeCnt % 20 == 0) //每隔1000ms打印一次
			{
				printf("=====> key long press:%d\r\n", g_LongPressTimeCnt/20);
			}
		}
		break;
		
		default:break;
	}
	
	if (g_keyStatus != g_nowKeyStatus)
	{
		g_lastKeyStatus = g_nowKeyStatus;
		g_nowKeyStatus = g_keyStatus;
		//printf("new key status:%d(%s)\r\n", g_keyStatus, key_status_name[g_keyStatus]);
	}
}

最后注释掉的一句是调试打印，调试时可打开，方便观察状态变化

1.3 测试

短按、长按、双击的测试结果如下：

还有从确认第2次按下状态到达的长按状态：

2 功能优化

上面的代码实现，是在主函数中，每50ms延时执行一次状态机循环（主函数代码如下），仅用做演示按键状态机的运行机制。

int main(void)
{	
	delay_init();
	KEY_Init();
	uart_init(115200);

	printf("hello\r\n");
	
	while(1)
	{
		key_status_check();
		delay_ms(50);
	}
}

实际开发中，按键检测程序，应该作为一个独立的模块运行，当检测到某一按键状态触发时，通知应用程序来使用。

对于stm32裸机开发来说，可以将按键状态机放到一个定时器中断服务函数中运行，当检测到某一按键状态触发后，通知应用程序：

//主函数
int main(void)
{	
	delay_init();
	KEY_Init();
	uart_init(115200);
	TIM3_Int_Init(500-1,7200-1); //调用定时器使得50ms产生一个中断

	printf("hello\r\n");
	
	while(1)
	{
	}
}

//定时器3中断服务程序
void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
		
		KEY_EVENT keyEvent = key_status_check();
		switch (keyEvent)
		{
			case KE_SHORT_PRESS:  printf("检测到单击\r\n"); break;
			case KE_DOUBLE_PRESS: printf("检测到双击\r\n"); break;
			case KE_LONG_PRESS:   printf("检测到长按\r\n"); break;
			default:break;
		}
	}
}

3 总结

本篇在前两篇按键状态机的基础上，继续介绍增加按键的双击功能，并解决之前状态存在的两个问题，通过实测验证，演示短按、长按、双击的使用效果。最后对代码结构进行优化，使其更符合实际开发应用。