超实用!按键原理及应用(附开源代码)

嵌入式ARM 2022-04-06 12:00

按键在电子产品中很常见,今天给大家分享一套按键库源码及应用。

https://gitee.com/zhengnianli/EmbedSummary

FlexibleButton介绍

FlexibleButton 是一个基于标准 C 语言的小巧灵活的按键处理库,支持单击、连击、短按、长按、自动消抖,可以自由设置组合按键,可用于中断和低功耗场景。

该按键库解耦了具体的按键硬件结构,理论上支持轻触按键与自锁按键,并可以无限扩展按键数量。

另外,FlexibleButton 使用扫描的方式一次性读取所有所有的按键状态,然后通过事件回调机制上报按键事件。

核心的按键扫描代码仅有三行,没错,就是经典的 三行按键扫描算法。使用 C 语言标准库 API 编写,也使得该按键库可以无缝兼容任意的处理器平台,并且支持任意 OS 和 non-OS(裸机编程)。

仓库链接:

https://github.com/murphyzhao/FlexibleButton

license:Apache-2.0。

关于开源软件协议相关文章:常用的开源协议有哪些?

同类型的按键处理库还有MultiButton:

https://github.com/0x1abin/MultiButton

FlexibleButton的使用

FlexibleButton 包含有两个文件:

flexible_button.c、flexible_button.h

使用起来很简单,作者在README中也很详细地介绍了FlexibleButton 的使用。

下面,我们基于小熊派IOT开发板来简单实践实践:基于裸机及基于RT-Thread。

1、基于non-OS(裸机编程)

板子上有两个用户按键及一个用户LED。

我们实现如下操作:

  • 单击button0(即F1按键),点亮led。
  • 单机button1(即F2按键),熄灭led。
  • 双击button0(即F1按键),点亮led。
  • 双击button1(即F2按键),熄灭led。
  • 同时按下button0及button1,点亮led。

FlexibleButton 给我们提供了很多按键事件给我们使用,基本涵盖了我们日常使用按键的各种场景。FlexibleButton支持的按键事件如:

左右滑动查看全部代码>>>

typedef enum
{
    FLEX_BTN_PRESS_DOWN = 0,        // 按下事件
    FLEX_BTN_PRESS_CLICK,           // 单击事件
    FLEX_BTN_PRESS_DOUBLE_CLICK,    // 双击事件
    FLEX_BTN_PRESS_REPEAT_CLICK,    // 连击事件,使用 flex_button_t 中的 click_cnt 断定连击次数
    FLEX_BTN_PRESS_SHORT_START,     // 短按开始事件
    FLEX_BTN_PRESS_SHORT_UP,        // 短按抬起事件
    FLEX_BTN_PRESS_LONG_START,      // 长按开始事件
    FLEX_BTN_PRESS_LONG_UP,         // 长按抬起事件
    FLEX_BTN_PRESS_LONG_HOLD,       // 长按保持事件
    FLEX_BTN_PRESS_LONG_HOLD_UP,    // 长按保持的抬起事件
    FLEX_BTN_PRESS_MAX,
    FLEX_BTN_PRESS_NONE,
flex_button_event_t;
这些按键事件就是FlexibleButton返回给我们应用层的,我们只要在应用层做相关的按键处理就可以。比如单击按键时,我们要做什么逻辑控制;按键双击时,又要做怎样的逻辑控制等等。

所以,哪怕我们的板子只有一两个按键,也可以做很多按键控制。

下面来一起实操一下:

首先,准备一个按键相关工程,把flexible_button.c、flexible_button.h添加到工程里。

flexible_button.h对外提供了如下几个接口:

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int32_t flex_button_register(flex_button_t *button)// 按键注册
flex_button_event_t flex_button_event_read(flex_button_t* button)// 按键事件读取
uint8_t flex_button_scan(void);  // 按键扫描
flex_button_register用于按键注册,需要用户至少提供如下按键信息:
  • 按键ID
  • 按键引脚电平读取函数
  • 事件回调函数
  • 设置按键按下的逻辑电平
  • 设置短按事件触发的起始 tick
  • 设置长按事件触发的起始 tick
  • 设置长按保持事件触发的起始 tick

flex_button_register在初始化时进行调用,如:

左右滑动查看全部代码>>>

static void user_button_init(void)
{
    int i;
    
    memset(&user_button[0], 0x0sizeof(user_button));

    for (i = 0; i < USER_BUTTON_MAX; i ++)
    {
        user_button[i].id = i;   // 按键的ID号
        user_button[i].usr_button_read = common_btn_read; // 按键引脚电平读取函数
        user_button[i].cb = common_btn_evt_cb;   // 事件回调函数
        user_button[i].pressed_logic_level = 0;  // 设置按键按下的逻辑电平
        user_button[i].short_press_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(1500); // 设置短按事件触发的起始 tick
        user_button[i].long_press_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(3000);  // 设置长按事件触发的起始 tick
        user_button[i].long_hold_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(4500);   // 设置长按保持事件触发的起始 tick

        flex_button_register(&user_button[i]);   // 按键注册
    }
}
这种机制很常用。

比如,一些美食教程,常常提供一些制作巧克力的方法,而不是每种口味的巧克力都教一遍,因为方法基本都差不多。不同的人喜欢不同的巧克力口味,根据自己需要,准备做巧克力的原料,再套用制作方法就可以。

FlexibleButton提供一个管理按键的框架,我们根据不同的的芯片或者不同的环境提供FlexibleButton需要的一些按键信息,就可以起到相同效果。

咱们公众号之前的推文中也有不少相关的内容:

一个300多行代码实现的多任务管理的OS

一个最简单的log模块

FlexibleButton数据结构:

左右滑动查看全部代码>>>

typedef struct flex_button
{

    struct flex_buttonnext; // 按键库使用单向链表串起所有的按键

    uint8_t  (*usr_button_read)(void *); // 用户设备的按键引脚电平读取函数,重要
    flex_button_response_callback  cb;   // 设置按键事件回调,用于应用层对按键事件的分类处理

    uint16_t scan_cnt;   // 用于记录扫描次数,按键按下是开始从零计数
    uint16_t click_cnt;  // 记录单击次数,用于判定单击、连击
    uint16_t max_multiple_clicks_interval; // 连击间隙,用于判定是否结束连击计数,有默认值 

    uint16_t debounce_tick;          // 消抖时间,暂未使用,依靠扫描间隙进行消抖
    uint16_t short_press_start_tick; // 设置短按事件触发的起始 tick
    uint16_t long_press_start_tick;  // 设置长按事件触发的起始 tick
    uint16_t long_hold_start_tick;   // 设置长按保持事件触发的起始 tick

    uint8_t id;                      // 当多个按键使用同一个回调函数时,用于断定属于哪个按键
    uint8_t pressed_logic_level : 1// 设置按键按下的逻辑电平
    uint8_t event               : 4// 用于记录当前按键事件
    uint8_t status              : 3// 用于记录当前按键的状态,用于内部状态机
flex_button_t;
按键引脚电平读取函数如:

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static uint8_t common_btn_read(void *arg)
{
    uint8_t value = 0;

    flex_button_t *btn = (flex_button_t *)arg;

    switch (btn->id)
    {
        case USER_BUTTON_0:
            value = HAL_GPIO_ReadPin(USER_BUTTON_0_PORT, USER_BUTTON_0_PIN);
            break;
        case USER_BUTTON_1:
            value = HAL_GPIO_ReadPin(USER_BUTTON_1_PORT, USER_BUTTON_1_PIN);
            break;
        default:
            assert_param(0);
    }

    return value;
}
按键事件回调函数如:

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// 按键事件回调函数
static void common_btn_evt_cb(void *arg)
{
    flex_button_t *btn = (flex_button_t *)arg;

    // 非组合按键事件处理
    non_combination_btn_event(btn);

    // 组合按键事件处理
    if ((flex_button_event_read(&user_button[USER_BUTTON_0]) == FLEX_BTN_PRESS_CLICK) &&\
        (flex_button_event_read(&user_button[USER_BUTTON_1]) == FLEX_BTN_PRESS_CLICK))
    {
        printf("[combination]: button 0 and button 1, LED ON>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // 亮
    }
}

// 非组合按键事件处理
static void non_combination_btn_event(flex_button_t *btn)
{
    switch (btn->id)
    {
        case USER_BUTTON_0:
        {
            switch (btn->event)
            {
                case FLEX_BTN_PRESS_DOWN:
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    break;
                case FLEX_BTN_PRESS_CLICK:
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // 亮
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<);
                    break;
                case FLEX_BTN_PRESS_DOUBLE_CLICK:
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // 亮
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<);
                    break
                default:
                    break;
            }
            break;
        }

        case USER_BUTTON_1:
        {
            switch (btn->event)
            {
                case FLEX_BTN_PRESS_DOWN:
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    break;
                case FLEX_BTN_PRESS_CLICK:
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); // 灭
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<);
                    break;
                case FLEX_BTN_PRESS_DOUBLE_CLICK:
                    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); // 灭
                    printf("%s : %s\n",  enum_btn_id_string[btn->id], enum_event_string[btn->event]);
                    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<);
                    break;
                default:
                    break;
            }
            break;
        }
        
        default:
            break;
    }
}

主函数中需要调用flex_button_scan进行按键扫描,主函数如:

左右滑动查看全部代码>>>

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_Init();
    printf("微信公众号:嵌入式大杂烩\n");
    user_button_init();

    while (1)
    {
        flex_button_scan();
        HAL_Delay(20);
    }
}

编译、下载运行:

其中,每次按键的按下都会触发FLEX_BTN_PRESS_DOWN事件。

在对按键进行注册时有设置短按、长按、长按保持的tick:

左右滑动查看全部代码>>>

user_button[i].short_press_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(1500); // 设置短按事件触发的起始 tick
user_button[i].long_press_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(3000);  // 设置长按事件触发的起始 tick
user_button[i].long_hold_start_tick = FLEX_MS_TO_SCAN_CNT(4500);   // 设置长按保持事件触发的起始 tick

我们应用比较敏感的是1500、3000、4500,这对应的就是按键按下的时间(单位是ms),即:

  • 按键保持1500ms按下状态时,flexible_button会向应用上报FLEX_BTN_PRESS_SHORT_START事件。
  • 按键保持3000ms按下状态时,flexible_button会向应用上报FLEX_BTN_PRESS_LONG_START事件。
  • 按键保45000ms按下状态时,flexible_button会向应用上报FLEX_BTN_PRESS_LONG_HOLD事件。

下面我们修改代码,按键事件回调函数加入所有事件的处理,触发则打印相应信息。

我们做一个实验,按住button0超过5m,再放开。则打印的信息如:

2、基于RT-Thread

FlexibleButton已经有作为一个软件包贡献到RT-Thread中,我们只需要简单的配置,就可以使用了。

RT-Thread menuconfig 方式:

RT-Thread online packages  --->
    miscellaneous packages  --->
        [*] FlexibleButton: Small and flexible button driver  --->
        [*]   Enable flexible button demo
              version (latest)  --->

配置完成后,输入 pkgs --update 下载软件包:

运行测试:


以上就是本次的分享,希望大家喜欢!文章如有错误,欢迎指出!


END

来源:嵌入式大杂烩

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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