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编程技巧（基于STM32）第二章 全功能按键非阻塞式实现按键单击、双击和长按

news 2025/6/9 7:17:50

参考教程：[编程技巧] 第2期 全功能按键非阻塞式实现 按键单击 双击 长按_哔哩哔哩_bilibili

一、实验前信息储备

1、程序框架

（1）设置几个全局变量记录几个按键标志位，用于指示按键发生的事件。

（2）定时器中断每隔固定时间读取按键，根据按键引脚的电平变化置对应的按键标志位。

（3）主程序中循环读取按键对应的标志位，如果有相应的标志位为1，则说明按键发生了相应事件，主程序根据事件执行相应的操作，并清空相应的标志位。

（4）程序的整体逻辑类似于FreeRTOS中的事件标志组（不完全一致），首先需要判断事件是否发生，然后事件触发某种动作，接着清空事件标志位，等待下一次事件发生。

2、按键标志位

（1）按键标志位的定义：

位

名称

释义

功能描述

0

HOLD

按住不放

按键按住不放时置1，按键松开时置0

1

DOWN

按下时刻

按键按下的时刻置1

2

UP

松开时刻

按键松开的时刻置1

3

SINGLE

单击

按键按下松开后，没有再次按下，超过双击时间阈值的时刻置1

4

DOUBLE

双击

按键按下松开后，在双击时间阈值内再次按下的时刻置1

5

LONG

长按

按键按住不放，超过长按时间阈值的时刻置1

6

REPEAT

重复

按键长按后，每隔重复时间阈值置一次1，直到按键松开

说明

HOLD、DOWN、UP，在任何时刻，只要检测到对应的事件，就会置标志位；SINGLE、DOUBLE、LONG/REPEAT，三者互斥，一次完整的按键流程，只会置其中一类标志位；HOLD自动置1和清0，其余标志位在检测到指定事件的时刻置1，读后清0

（2）置标志位SINGLE、DOUBLE、LONG/REPEAT的逻辑（高电平表示按键未按下，低电平表示按键按下）：

①单击：按键按下后，在长按时间阈值内松开，且在双击时间阈值内不再按下，置单击事件标志位为1。

②双击：按键按下后，在长按时间阈值内松开，且在双击时间阈值内再次按下，置双击事件标志位为1。

③长按/重复：按键按下后，在长按时间阈值内未松开，判断为长按，置长按事件标志位为1，如果继续不松开，每隔重复时间阈值置一次重复事件标志位为1。

（3）置标志位SINGLE、DOUBLE、LONG/REPEAT的状态转移图：

二、实验步骤

1、准备工作

（1）拷贝一份本教程中“定时器实现非阻塞式程序”的工程文件夹，并更名为“全功能按键非阻塞式实现按键单击、双击和长按程序”，同时在上一章实验电路的基础上再在PB13和PB15引脚上接两个按键开关，开关另一端接3.3V电源。

（2）移除LED的驱动代码，本实验不涉及LED模块。（当然，在Flash空间足够的前提下完全可以不移除，无伤大雅）

2、按键模块编写

（1）在key.h中写好按键模块会用到的宏定义，如状态位掩码和按键索引枚举，同时声明按键事件状态位检查函数，供主函数调用。

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H#define KEY_HOLD      (1 << 0)
#define KEY_DOWN      (1 << 1)
#define KEY_UP        (1 << 2)
#define KEY_SINGLE    (1 << 3)
#define KEY_DOUBLE    (1 << 4)
#define KEY_LONG      (1 << 5)
#define KEY_REPEAT    (1 << 6)#define KEY1  0
#define KEY2  1
#define KEY3  2
#define KEY4  3void Key_Init(void);
void Key_Tick(void);
uint8_t Key_Check(uint8_t n, uint8_t Flag);#endif

（2）在key.c中写好按键模块会用到的宏定义，如各种阈值时间值、系统按键配置数量等，同时定义按键的存标志变量数组，几个按键就定义几个变量。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "key.h"#define KEY_PRESSED   1     //按键被按下的定义
#define KEY_UNPRESSED 0     //按键未被按下的定义#define KEY_TIME_DOUBLE  200   //双击判断时间为0.2秒
#define KEY_TIME_LONG    2000  //长按判断时间为2秒
#define KEY_TIME_REPEAT  100   //重复判断时间为0.1秒#define KEY_COUNT    4uint8_t Key_Flag[KEY_COUNT];  //4个按键的存标志变量数组

（3）更改按键模块的初始化函数，需将PB13和PB15初始化为下拉输入模式。

void Key_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;   //上拉输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;   //下拉输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

（4）重写获取按键状态函数，函数参数需传入按键索引枚举，函数根据枚举返回对应按键的状态。

uint8_t Key_GetState(uint8_t n)
{if(n == KEY1){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)  //判断按键1是否处于被按下的状态return KEY_PRESSED;}else if(n == KEY2){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0) //判断按键2是否处于被按下的状态return KEY_PRESSED;}else if(n == KEY3){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_15) == 1) //判断按键3是否处于被按下的状态return KEY_PRESSED;}else if(n == KEY4){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 1) //判断按键4是否处于被按下的状态return KEY_PRESSED;}return KEY_UNPRESSED;
}

（5）定义按键事件状态位检查函数，函数参数为按键索引枚举和主函数需要检查的事件。

uint8_t Key_Check(uint8_t n, uint8_t Flag)
{if(Key_Flag[n] & Flag)  //判断指定标志位是否被置1{if(Flag != KEY_HOLD)Key_Flag[n] &= ~Flag;   //标志位清零return 1;        //1表示事件发生}return 0;            //0表示事件未发生
}

（6）改写Key_Tick函数，供TIM2定时中断函数调用。

void Key_Tick(void)   //供TIM2定时中断函数调用
{static uint8_t Count;                //用于分频static uint8_t CurrState[KEY_COUNT];  //存储当前按键状态的数组static uint8_t PrevState[KEY_COUNT];  //存储上次按键状态的数组static uint8_t S[KEY_COUNT];       //记录识别按键事件的状态机的状态变量的数组static uint16_t Time[KEY_COUNT];   //用于状态机计时的变量的数组Count++;if(Count >= 20)Count = 0;for(int n = 0; n < KEY_COUNT; n++)if(Time[n] > 0)Time[n]--;  //采用递减计时，需要计时时设置Time值即可，判断计时是否到头，判断Time是否为0即可for(int n = 0; n < KEY_COUNT; n++){PrevState[n] = CurrState[n];         //获取上次按键状态CurrState[n] = Key_GetState(n);      //获取当前按键状态//HOLD标志位判断if(CurrState[n] == KEY_PRESSED)  Key_Flag[n] |= KEY_HOLD;   //HOLD = 1else                         Key_Flag[n] &= ~KEY_HOLD;  //HOLD = 0//DOWN标志位判断if(CurrState[n] == KEY_PRESSED && PrevState[n] == KEY_UNPRESSED)  Key_Flag[n] |= KEY_DOWN;  //DOWN = 1//UP标志位判断if(CurrState[n] == KEY_UNPRESSED && PrevState[n] == KEY_PRESSED) Key_Flag[n] |= KEY_UP;    //UP = 1switch(S[n]){case 0:    //空闲态，做检测按键按下的操作if(CurrState[n] == KEY_PRESSED){  //若按键被按下，切换至S = 1状态，并设定长按判断时间Time[n] = KEY_TIME_LONG;    S[n] = 1;}break;case 1:    //按键已按下态，做检测按键松开和计时的操作if(CurrState[n] == KEY_UNPRESSED){  //若按键被松开，切换至S = 2状态，并设定双击判断时间Time[n] = KEY_TIME_DOUBLE;   S[n] = 2;}else if(Time[n] == 0){ //若计时到达了长按判断时间，切换至S = 4状态，设定重复判断时间，并置长按事件标志位Key_Flag[n] |= KEY_LONG;     //LONG = 1Time[n] = KEY_TIME_REPEAT;    S[n] = 4;}break;case 2:    //按键已松开态，做检测按键按下和计时的操作if(CurrState[n] == KEY_PRESSED){  //若按键被按下，切换至S = 3状态，并置双击事件标志位Key_Flag[n] |= KEY_DOUBLE;   //DOUBLE = 1S[n] = 3;}else if(Time[n] == 0){ //若计时到达了双击判断时间，切换至S = 0状态，并置单击事件标志位Key_Flag[n] |= KEY_SINGLE;    //SINGLE = 1S[n] = 0;}break;case 3:if(CurrState[n] == KEY_UNPRESSED){ //若按键被松开，切换至S = 0状态S[n] = 0;}break;case 4:if(CurrState[n] == KEY_UNPRESSED){ //若按键被松开，切换至S = 0状态S[n] = 0;}else if(Time[n] == 0){  //若计时到达了重复时间，则继续设定重复时间，同时置重复事件标志位Time[n] = KEY_TIME_REPEAT;Key_Flag[n] |= KEY_REPEAT;    //REPEAT = 1}break;}}	
}

3、main.c文件编写与程序调试

（1）定义两个全局变量用于观察现象。

uint16_t Num1, Num2;

（2）改写主函数，拟定4个测试用例。

int main(void){OLED_Init();   Key_Init();   Timer_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Num1:");   OLED_ShowString(2, 1, "Num2:");while (1){/* 用例1 */
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_HOLD))  //判断按键1是否被按住
//			Num1 = 1;
//		else
//			Num1 = 0;/* 用例2 */
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_DOWN))  //判断按键1是否被按下
//			Num1++;
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_UP))     //判断按键1是否被松开
//			Num2++;/* 用例3 */
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_SINGLE))   //判断按键1是否被单击
//			Num1++;
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_DOUBLE))  //判断按键1是否被双击
//			Num1 += 100;
//		if(Key_Check(0, KEY_LONG))       //判断按键1是否被长按
//			Num1 = 0;/* 用例4 */
//		if(Key_Check(KEY1, KEY_SINGLE) || Key_Check(KEY1, KEY_REPEAT))   //判断按键1是否被单击或被长按不松开
//			Num1++;
//		if(Key_Check(KEY2, KEY_SINGLE) || Key_Check(KEY2, KEY_REPEAT))   //判断按键2是否被单击或被长按不松开
//			Num1--;
//		if(Key_Check(KEY3, KEY_SINGLE))    //判断按键3是否被单击
//			Num1 = 0;
//		if(Key_Check(KEY4, KEY_LONG))     //判断按键4是否被长按
//			Num1 = 9999;OLED_ShowNum(1, 6, Num1, 5);   OLED_ShowNum(2, 6, Num2, 5);}
}

（3）将程序编译、下载，按照程序功能与要求进行调试。

4、注意事项（程序不完善处）

（1）在一轮主循环中，只能检查一次指定按键的指定事件（KEY_HOLD除外），若确实需要检查多次，则可先调用一次Key_Check函数并用变量存储返回值，后续多次判断此变量即可。

（2）双击事件的存在，使得单击事件响应有一些延迟，若程序中没有使用到双击，则可将双击时间阈值改为0，这样可以消除单击事件的延迟。

（3）按键产生了事件，对应的标志位就会一直置1，直到检查了此事件，才会自动清0，这在模式切换时可能会导致误动作（例如，模式1中没有检查过某个标志位，但是按下过按键，此标志位已经置1，随后切换为模式2，开始检查此标志位，那么一旦进入模式2，此标志位的动作就会立刻响应），解决办法是在切换模式时，统一将所有的Key_Flag清0，避免上一个模式的按键标志位对这个模式产生影响.

http://www.xdnf.cn/news/936937.html

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