1. 簡單按鍵檢測
記得開始學習單片機的時候，寫的按鍵掃描是這樣的：
if(KEY1 == 0)
{
delay_ms(20);
if(KEY1 == 0)
{
while(KEY1 == 0);
// 按鍵按下處理代碼
}
}
一看，有個20ms消除抖動時間，就是說我要在這里死等20ms，還有等待按鍵釋放，我就是不放，你能怎么樣？沒辦法只能做超時。那我想做長按1s呢？細思極恐，對於實際項目上的應用來說是很糟糕的事情，這不僅會拖慢你整個系統，還會出現，多個按鍵有時檢測不到的問題。有沒有更好的辦法來實現呢？答案是肯定的，想想，如果這個20ms的延時用定時器來做，不就可以了嗎！！！
2. 狀態機
首先我們得了解什么是狀態機？這個當然是問度娘了！！！
狀態機可歸納為4個要素，即現態、條件、動作、次態。這樣的歸納，主要是出於對狀態機的內在因果關系的考慮。"現態"和"條件"是因，"動作"和"次態"是果。詳解如下:
現態：是指當前所處的狀態。
條件：當一個條件被滿足，將會觸發一個動作，或者執行一次狀態的遷移。
動作：條件滿足后執行的動作。動作執行完畢后，可以遷移到新的狀態，也可以仍舊保持原狀態。動作不是必需的，當條件滿足后，也可以不執行任何動作，直接遷移到新狀態。
次態：條件滿足后要遷往的新狀態。"次態"是相對於"現態"而言的，"次態"一旦被激活，就轉變成新的"現態"了。
有了理論的支撐，有沒有發現，狀態機這種機制，其實可以運行到很多場景的啦，不僅僅局限於按鍵。
3. 按鍵枚舉和結構體
按鍵的狀態可以分為：未按、按下、長按、抬起四種。當然你也可以按自己需求去分。廢話不多說，直接上代碼分析。
typedef enum _KEY_STATUS_LIST
{
KEY_NULL = 0x00,
KEY_SURE = 0x01,
KEY_UP = 0x02,
KEY_DOWN = 0x04,
KEY_LONG = 0x08,
}KEY_STATUS_LIST;
我這里定義了一個按鍵狀態的枚舉，包含5個元素，KEY_NULL表示無動作，KEY_SURE表示確認狀態，KEY_UP表示按鍵抬起，
KEY_DOWN 表示按鍵按下，KEY_LONG表示長按。
typedef enum _KEY_LIST
{
KEY0,
KEY1,
KEY2,
KEY_NUM,
}KEY_LIST;
再來一個枚舉，這里列出你的按鍵，KEY_NUM可以自動統計你按鍵個數，這里KEY_NUM的值為3，至於為什么我就不多說了，自己問度娘。為什么這里要用枚舉？這里拋個磚，繼續往下看。
typedef struct _KEY_COMPONENTS
{
uint8_t KEY_SHIELD; //按鍵屏蔽0:屏蔽，1:不屏蔽
uint8_t KEY_COUNT; //按鍵長按計數
uint8_t KEY_LEVEL; //虛擬當前IO電平，按下1，抬起0
uint8_t KEY_DOWN_LEVEL; //按下時IO實際的電平
uint8_t KEY_STATUS; //按鍵狀態
uint8_t KEY_EVENT; //按鍵事件
uint8_t (*READ_PIN)(void);//讀IO電平函數
}KEY_COMPONENTS;
extern KEY_COMPONENTS Key_Buf[KEY_NUM];
KEY_SHIELD按鍵屏蔽用的，0表示按鍵不使用，1表示使用；KEY_COUNT長按計數器，好比秒表，按開始然后開始計數了；KEY_LEVEL虛擬按鍵按下的電平，KEY_DOWN_LEVEL,實際按鍵按下的IO電平，這兩個變量，主要是為了函數封裝進行統一，比如你一個按鍵按下高電平，一個按下低電平，我不管這么多，反正我就和你KEY_DOWN_LEVEL值進行比較，相等我就認為你按下，然后把KEY_LEVEL置位，相反就清零；KEY_STATUS就是我們說的按鍵狀態了，它負責記錄某一時刻按鍵狀態；KEY_EVENT表示按鍵事件，我這里分了3個事件，有按下、抬起和長按。(*READ_PIN)是一個函數指針變量，需要把你讀IO的函數接口給它。
最后別忘了，用這個結構體定義變量（這里只是聲明哦），有幾個按鍵就定義幾個結構類型變量。發現沒有我們這里用到了KEY_NUM，好處一，按鍵增加也不需要改動。
4. 按鍵IO函數
首先得讀IO口的電平吧。
static uint8_t KEY0_ReadPin(void)
{
return _KEY0;
}
static uint8_t KEY1_ReadPin(void)
{
return _KEY1;
}
static uint8_t KEY2_ReadPin(void)
{
return _KEY2;
}
這個很簡單，就是把你的IO口電平返回來給我就可以了。可以根據自己單片機去實現。有了這幾個函數不就可以定義的結構體類型變量了嗎。
KEY_COMPONENTS Key_Buf[KEY_NUM] = {
{1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY0_ReadPin},
{1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY1_ReadPin},
{1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY2_ReadPin},
};
這個就不多說了，對着上面結構體說明看就知道了，我這里按鍵按下的都是低電平。
真正的按鍵IO電平獲取函數在這里
static void Get_Key_Level(void)
{
uint8_t i;
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
if(Key_Buf[i].KEY_SHIELD == 0)
continue;
if(Key_Buf[i].READ_PIN() == Key_Buf[i].KEY_DOWN_LEVEL)
Key_Buf[i].KEY_LEVEL = 1;
else
Key_Buf[i].KEY_LEVEL = 0;
}
}
這個函數主要是實現封裝，兩步走，先判斷按鍵是否使能，每一個按鍵IO電平。如果我添加按鍵這里要改動嗎？完全不需要動。
5. 按鍵狀態機
重點來了，准備了那么多，終於可以上按鍵狀態機代碼實現了。
void ReadKeyStatus(void)
{
uint8_t i;
Get_Key_Level();
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
switch(Key_Buf[i].KEY_STATUS)
{
//狀態0：沒有按鍵按下
case KEY_NULL:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//有按鍵按下
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_SURE;//轉入狀態1
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
//狀態1：按鍵按下確認
case KEY_SURE:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//確認和上次相同
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_DOWN;//轉入狀態2
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_DOWN;//按下事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
//狀態2：按鍵按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按鍵釋放，端口高電平
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松開事件
}
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1) && (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超過KEY_LONG_DOWN_DELAY沒有釋放
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//轉入狀態3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//長按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
//狀態3：按鍵連續按下
case KEY_LONG:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按鍵釋放，端口高電平
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松開事件
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;
}
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超過KEY_LONG_DOWN_DELAY沒有釋放
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//長按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
}
}
}
這個函數就是獲取當前所有按鍵狀態，每20ms（用定時器定時）調用一次，就可以了。
//狀態0：沒有按鍵按下
case KEY_NULL:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//有按鍵按下
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_SURE;//轉入狀態1
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
這里拿一個按鍵做說明，首先進來先獲取按鍵IO電平，按鍵開始狀態從KEY_NULL開始（現態），此時按鍵按下（條件），轉入KEY_SURE（次態），第一步完成退出；
//狀態1：按鍵按下確認
case KEY_SURE:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//確認和上次相同
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_DOWN;//轉入狀態2
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_DOWN;//按下事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
定時器到20ms，剛好去抖動，進來就從新的狀態KEY_SURE開始了，再判斷當前按鍵是否還是按下的，如果沒有按下，那就返回KEY_NULL，說明上次是干擾，如果按鍵是按下的，那就進入真正按下的狀態KEY_DOWN，同時我們給KEY_EVENT事件賦值，標識我觸發了按下事件，KEY_COUNT清零為長按計數做准備，此時退出，你就可以在外面判斷事件這個變量決定是否要執行什么任務（動作)；
//狀態2：按鍵按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按鍵釋放，端口高電平
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松開事件
}
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超過KEY_LONG_DOWN_DELAY沒有釋放
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//轉入狀態3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//長按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
又過20ms進來，這次是從狀態KEY_DOWN開始，判斷按鍵是否釋放，如果釋放就轉入狀態KEY_NULL，同時標記事件為KEY_UP，如果沒被釋放，我們會進行計數，同時清空數據標志，其它不變，因為我們的條件沒有滿足，不進行狀態遷移，需要注意每次進來沒有變化就清空事件，不然出去你判斷的標記又觸發動作了；
//狀態2：按鍵按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按鍵釋放，端口高電平
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松開事件
}
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超過KEY_LONG_DOWN_DELAY沒有釋放
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//轉入狀態3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//長按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
同樣20ms后進來，假設長按，還是從KEY_DOWN開始，計數值累加，當累加到設定值，比如25時，也就是500ms，滿足長按條件，遷移到長按狀態KEY_LONG，標記事件為KEY_LONG；
//狀態3：按鍵連續按下
case KEY_LONG:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按鍵釋放，端口高電平
{
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//轉入狀態0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松開事件
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;
}
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超過KEY_LONG_DOWN_DELAY沒有釋放
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//長按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//計數器清零
}
else
{
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
}
break;
20ms后，進入狀態KEY_LONG，一樣判斷是否釋放，釋放就進入KEY_NULL狀態，標記松開事件，否則繼續判斷是否為長按。我這里做的是一直按下，每500ms就返回一個長按事件。
這就是整狀態機實現，這個函數也不需要我們修改，按鍵增加或減少根本不影響我這個函數的實現，這就是我前面做一堆枚舉、結構體、函數封裝的好處，好處二。
6. 按鍵處理函數
前面我們做了一堆標記事件，就是給我們主函數做處理的，下面是我的按鍵處理，放在主循環里就可以了。
void Task_KEY_Scan(void)
{
ReadKeyStatus();
if(Key_Buf[KEY0].KEY_EVENT == KEY_UP)
{
printf("KEY0 Down\n");
}
else if(Key_Buf[KEY0].KEY_EVENT == KEY_LONG)
{
printf("KEY0 Long Down\n");
}
if(Key_Buf[KEY1].KEY_EVENT == KEY_UP)
{
printf("KEY1 Down\n");
}
else if(Key_Buf[KEY1].KEY_EVENT == KEY_LONG)
{
printf("KEY1 Long Down\n");
}
if(Key_Buf[KEY2].KEY_EVENT == KEY_UP)
{
printf("KEY2 Down\n");
}
else if(Key_Buf[KEY2].KEY_EVENT == KEY_LONG)
{
printf("KEY2 Long Down\n");
}
}
這個就比較簡單，就一直循環判斷每個事件的標記，你需要哪種事件就做對比，出現這個標記就執行你的代碼。有沒有發現，我這里可以清楚的知道是哪個按鍵標記的事件，這就是那個枚舉的終極用處，好處三。
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