單片機短按、長按實現(xiàn)方法

在電子產(chǎn)品中經(jīng)常用到按鍵，尤其是經(jīng)常需要MCU判斷短按和長按這兩種動作，本篇我們來專門聊下這個話題。

只談理論太無聊，我們還是結(jié)合著實際應用來說明。之前寫過一篇關(guān)于《CH573第一篇：實現(xiàn)自拍桿藍牙遙控器1》的文章，例子默認的功能是藍牙連接后不斷的發(fā)送數(shù)據(jù)，從而不斷的拍照。而實際中的遙控器通常是按一次按鍵，控制一次，我們在來實現(xiàn)該功能。

板子上只有兩個按鍵，一個是RESET按鍵，一個是DOWNLOAD按鍵，我們使用DOWNLAOD按鍵，按鍵的一端接GND，另外一端接CH573的PB22引腳。

原理圖中有一個NC的C5，但是實際板子上我卻沒有找到它，可能是版本不一致。

提前說明一下：CH573的代碼里跑了TMOS（Task Management Operating System），可以理解為一個簡單的操作系統(tǒng)，所以下面的代碼一般的裸機代碼看著略有不同，不過核心思想都是一樣的，用在其他地方也很容易移植，只需要將其中的定時器部分改寫即可。

最初我是這么做的，把PB22配置為上拉輸入，開啟下降沿中斷，在中斷服務函數(shù)里，啟動一個事件，執(zhí)行藍牙發(fā)送。代碼如下：

voidKey_Init()
{
GPIOB_ModeCfg(GPIO_Pin_22,GPIO_ModeIN_PU);
GPIOB_ITModeCfg(GPIO_Pin_22,GPIO_ITMode_FallEdge);
PFIC_EnableIRQ(GPIO_B_IRQn);
}

voidGPIOB_IRQHandler(void)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
GPIOB_ClearITFlagBit(GPIO_Pin_22);
tmos_set_event(hidEmuTaskId,START_REPORT_EVT);
}
}

這么寫能工作，但是有問題，就是經(jīng)常會出現(xiàn)按一下誤判為多次按下。原因大家應該都清楚，因為按鍵存在抖動，所以一次按下有可能進入多次進入中斷。

理想中的按下-彈起波形是這樣的：

但是實際由于按鍵抖動的存在，實際的波形可能是這樣的：

不信的話你可以接上示波器看看，或者軟件驗證，比如在GPIO中斷服務函數(shù)里，設置一個全局變量，讓它每次進入中斷后加1，按按鍵觀察這個變量的值。

那么該如何消除抖動呢？一種方法是硬件消抖，即按鍵兩端并聯(lián)一個小電容(電容大小由按鍵的機械特性來決定)，另外一種方法是我們今天要重點介紹的軟件消抖。

方法一：常用的加延時函數(shù)

在中斷服務函數(shù)中加一個比如10ms的延時函數(shù)，延時時間的長短取決于實際所用的按鍵特性，只要延時時間比抖動時間略大即可。原理很簡單，加了延時就避開了抖動的這段時間，在延時之后判斷引腳電平，如果為低電平就表示是按下。

voidGPIOB_IRQHandler(void)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
mDelaymS(10);
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
tmos_set_event(hidEmuTaskId,START_REPORT_EVT);
GPIOB_ClearITFlagBit(GPIO_Pin_22);
}
}

這個方法很簡單，但是不好的地方是延時占用MCU資源。尤其是這里的BLE應用，在中斷服務函數(shù)中執(zhí)行時間長會引起藍牙連接中斷，所以這里不能這么用，我實際測試當按鍵按快一點就很容易引起藍牙連接中斷。

方法二：加定時器

它的原理和方法一類似，只不過是不在中斷服務函數(shù)中阻塞等待，而是用一個定時器，代碼如下：

voidGPIOB_IRQHandler(void)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
GPIOB_ClearITFlagBit(GPIO_Pin_22);

tmos_stop_task(hidEmuTaskId,START_DEBOUNCE_EVT);
tmos_start_task(hidEmuTaskId,START_DEBOUNCE_EVT,16);
}
}

if(events&START_DEBOUNCE_EVT)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
PRINT("shortpress
");
tmos_set_event(hidEmuTaskId,START_REPORT_EVT);
}

return(events^START_DEBOUNCE_EVT);
}

它的邏輯是每次抖動的下降沿重新開啟10ms定時器，在定時器時間到之后判斷IO電平狀態(tài)來判斷按鍵是否按下。

需要注意的是：10ms定時器不是一個周期性的定時器，它是一次性的，即時間到了之后就停止計時了。另外每次進中斷后先讓定時器重新重頭開始計時。如果大家用其他代碼實現(xiàn)時要注意這兩點。

此方法的好處不像加延時函數(shù)那樣占用MCU資源。我實際測試這個方法可用，不會引起藍牙連接中斷。

以上介紹了使用中斷的方式來判斷按鍵短按，可以看到它判斷的依據(jù)是按鍵按下（由高電平變到低電平）這個狀態(tài)。下面在方法二的基礎上我們來實現(xiàn)長按的檢測，判斷長按的依據(jù)是按下后持續(xù)的維持一段時間低電平。代碼如下：

if(events&START_DEBOUNCE_EVT)
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
PRINT("shortpress
");
tmos_set_event(hidEmuTaskId,START_REPORT_EVT);
tmos_start_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER,16);
}

return(events^START_DEBOUNCE_EVT);
}

if(events&START_LONGCHECK_TIMER)
{
staticintcnt=0;
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)
{
cnt++;
if(cnt>100)
{
PRINT("longpress
");
tmos_stop_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER);
cnt=0;
}
else
tmos_start_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER,16);
}
else
{
cnt=0;
tmos_stop_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER);
}

return(events^START_LONGCHECK_TIMER);
}

實現(xiàn)的邏輯是：當檢測到短按時，再開啟一個10ms定時器，在定時器到時之中判斷電平狀態(tài)，如果為低電平，就讓cnt變量加1，否則cnt=0，當cnt>100，即低電平持續(xù)1s認為是長按。我在這里當判斷到長按之后或者IO變高之后會停止掉這個定時器，否則周期定時，因為沒必要一直開著定時器。

除了上述的中斷方式，還可以使用輪詢的方式來實現(xiàn)，代碼如下：

voidKey_Init()
{
GPIOB_ModeCfg(GPIO_Pin_22,GPIO_ModeIN_PU);
}

if(events&START_KEYSCAN_EVT)
{
KeyScan();
tmos_start_task(hidEmuTaskId,START_KEYSCAN_EVT,160);//100ms執(zhí)行一次KeyScan()
return(events^START_KEYSCAN_EVT);
}

boolkey_press_flag=false;//按下標志
boolkey_long_press_flag=false;//長按標志

voidKeyScan()
{
if(GPIOB_ReadPortPin(GPIO_Pin_22)==0)//低電平
{
if(key_press_flag==false)
tmos_start_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER,1600);//啟動1s定時器

key_press_flag=true;//置位按下標志
}
elseif(key_press_flag==true)//高電平同時按鍵被按下過,表示是按下后的彈起
{
key_press_flag=false;//清除按下標志

if(key_long_press_flag==false)//短按后的彈起
{
tmos_stop_task(hidEmuTaskId,START_LONGCHECK_TIMER);
PRINT("shortpress
");
tmos_set_event(hidEmuTaskId,START_REPORT_EVT);
}
else//長按后的彈起
{
key_long_press_flag=false;
}
}
else
{
key_press_flag=false;
key_long_press_flag=false;
}

}

if(events&START_LONGCHECK_TIMER)
{
key_long_press_flag=true;
PRINT("longpress
");
return(events^START_LONGCHECK_TIMER);
}

上面的這段代碼初次看著有點繞，但是看明白了之后會覺得這個實現(xiàn)邏輯還是挺好的，注釋寫了，這里不再詳細解釋了，我在多個項目里使用的都是它。它兼顧了去抖和短按/長按的檢測，并且長按可以判斷出長按按下/長按彈起。短按是檢測到彈起時認為是短按動作。另外如果想同時支持多個長按，也很方便添加。

輪詢和中斷各有優(yōu)缺點，大家可以根據(jù)實際情況來選擇，你一般常用哪種方式呢？