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解决方法:stm32单片机按键消抖、长按、多击终极解决方案

时间：2024-12-03 丨作者：25QI导航丨关键词：抖音双击和单击的区别

在计算机系统开发领域，按键检测看似简易，实则隐藏诸多易被忽略的细节。人们常以为按键检测仅是识别按键的按下与否，然而其中涉及的逻辑状态、计数等方面实则相当复杂。这正是今天我们要深入剖析的问题所在。

按键状态信息的构成

按键所需记录的信息涉及多个层面，共计5项。这一设定并非随意为之，而是基于我们的操作环境和目标精心确定的。以逻辑状态为例，它明确分为关闭、开启和长按三种，这一划分是通过多次实验和验证得出的。这样的分类在软件开发或系统构建中，为程序员提供了明确的判断标准。每种状态都代表着对按键操作的不同理解，有助于更准确地把握用户的操作意图。

记录这些状态时，程序信号的处理方式独特，无需额外存储。这是因为它能直接从逻辑和物理状态的关系中推导出结论，这样做既节省了资源，又简化了程序流程。这一点提醒开发者，在设计系统时，应注重探索降低存储需求的策略，以提升资源使用效率。

按键逻辑状态与程序信号的关系

程序最终获取的信号与按键的实际逻辑状态并不一致。逻辑状态只涵盖了少数几种情形，而程序接收到的信号与逻辑状态之间有着复杂的对应。例如，长按时，程序会接收到长按的信号。在特定的抖动阶段，两者有时会呈现相似的状态。当它们处于（1，1）状态时，这种情况会在按键关闭抖动时出现。这种关系的识别对于判断按键是否进入长按状态至关重要，因为此时需要累加开启计数，计数一旦达到特定值，就会切换到（2，1）状态。这一连串的状态变化背后，体现的是系统为了精确捕捉用户按键操作所进行的复杂处理。开发者必须深刻领会这种关系，以便实现精确的按键功能。

在开发功能按键时，这种关系的逻辑判断尤为重要。准确理解这种关系，有助于我们在构建软件或系统时，避免将长按或短按误判，进而提高用户的使用体验。

按键消抖的处理

按键操作时，抖动现象会极大地干扰操作的精确度。之所以要将计数开启和关闭的动作分开，主要是为了确保在按键的开启和关闭阶段都能进行有效的消抖处理。无论是按键开启还是关闭时出现的抖动，若不妥善解决，都可能导致程序对按键动作的错误判断。以实体按键的按下或释放为例，电压或信号在这一瞬间可能会出现波动，也就是所谓的抖动。

//按键状态结构体，存储四个变量
typedef struct
{
 	uint8_t KeyLogic;
	uint8_t KeyPhysic;
 	uint8_t KeyONCounts;
 	uint8_t KeyOFFCounts;
}KEY_TypeDef;

通过开启和关闭计数功能来消除抖动，可以有效地解决这一问题。在具体操作中，准确计算每次抖动的数值范围和时间间隔等数据至关重要，这样才能恰当地设定计数阈值。这需要我们既考虑硬件的灵敏度等特性，也要关注软件接收信号的特性。

//宏定义
#define    	KEY_OFF	   		0
#define    	KEY_ON	   	 	1
#define    	KEY_HOLD		2
#define		KEY_IDLE		3
#define		KEY_ERROR		10
#define		HOLD_COUNTS			50
#define 	SHAKES_COUNTS		5

key_scan函数的特性

//按键结构体数组，初始状态都是关闭
static KEY_TypeDef Key[2] =
	{{KEY_OFF, KEY_OFF, 0, 0},
	 {KEY_OFF, KEY_OFF, 0, 0}};

key_scan函数是按键检测的关键，必须在操作系统任务中不断循环，不能出现任何阻塞或延迟。这样的设计是为了保证操作系统整体运行的顺畅。比如，在需要快速响应的系统里，若key_scan函数出现阻塞，就会降低系统对其他任务的处理速度。

这个函数在应对不同逻辑状况时，细节相当丰富。比如在KEY_OFF逻辑里，对于连续多次点击，得进行特别处理。这里会用到多击计数来判定两次点击之间的间隔是否超过200毫秒。这样的计算是为了精确地区分是双击还是连续多次点击。在此过程中，正确运用宏定义可以便于后续功能的拓展。若要增加更高次数的连续点击功能，只需添加新的宏定义，无需改动原有代码。这显著增强了代码的可复用性和扩展性，体现了简洁高效的设计理念。

/*
 * 函数名：Key_Scan
 * 描述  ：检测是否有按键按下
 * 输入  ：GPIOx：gpio的port
 *		   GPIO_Pin：gpio的pin
 * 输出  ：KEY_OFF、KEY_ON、KEY_HOLD、KEY_IDLE、KEY_ERROR
 */
 
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
	KEY_TypeDef *KeyTemp;
	//检查按下的是哪一个按钮
	switch ((uint32_t)GPIOx)
	{
	case ((uint32_t)KEY1_GPIO_PORT):
		switch (GPIO_Pin)
		{
		case KEY1_GPIO_PIN:
			KeyTemp = &Key[0];
			break;
		//port和pin不匹配
		default:
			printf("error: GPIO port pin not match\r\n");
			return KEY_IDLE;
		}
		break;
	case ((uint32_t)KEY2_GPIO_PORT):
		switch (GPIO_Pin)
		{
		case KEY2_GPIO_PIN:
			KeyTemp = &Key[1];
			break;
		//port和pin不匹配
		default:
			printf("error: GPIO port pin not match\r\n");

			return KEY_IDLE;
		}
		break;
	default:
		printf("error: key do not exist\r\n");
		return KEY_IDLE;
	}
	/* 检测按下、松开、长按 */
	KeyTemp->KeyPhysic = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx, GPIO_Pin);
	switch (KeyTemp->KeyLogic)
	{
	
	case KEY_ON:
		switch (KeyTemp->KeyPhysic)
		{
		
		//（1，1）中将关闭计数清零，并对开启计数累加直到切换至逻辑长按状态
		case KEY_ON:
			KeyTemp->KeyOFFCounts = 0;
			KeyTemp->KeyONCounts++;
			if (KeyTemp->KeyONCounts >= HOLD_COUNTS)
			{
				KeyTemp->KeyONCounts = 0;
				KeyTemp->KeyLogic = KEY_HOLD;
				return KEY_HOLD;
			}
			return KEY_IDLE;
			
		//（1，0）中对关闭计数累加直到切换至逻辑关闭状态
		case KEY_OFF:
			KeyTemp->KeyOFFCounts++;
			if (KeyTemp->KeyOFFCounts >= SHAKES_COUNTS)
			{
				KeyTemp->KeyLogic = KEY_OFF;
				KeyTemp->KeyOFFCounts = 0;
				return KEY_OFF;
			}
			return KEY_IDLE;
		default:
			break;
		}
	case KEY_OFF:
		switch (KeyTemp->KeyPhysic)
		{
		
		//（0，1）中对开启计数累加直到切换至逻辑开启状态
		case KEY_ON:
			(KeyTemp->KeyONCounts)++;
			if (KeyTemp->KeyONCounts >= SHAKES_COUNTS)
			{
				KeyTemp->KeyLogic = KEY_ON;
				KeyTemp->KeyONCounts = 0;
				return KEY_ON;
			}
			return KEY_IDLE;
			
		//（0，0）中将开启计数清零
		case KEY_OFF:
			(KeyTemp->KeyONCounts) = 0;
			return KEY_IDLE;
		default:
			break;
		}
	case KEY_HOLD:
		switch (KeyTemp->KeyPhysic)
		{
		
		//（2，1）对关闭计数清零
		case KEY_ON:
			KeyTemp->KeyOFFCounts = 0;
			return KEY_HOLD;

		//（2，0）对关闭计数累加直到切换至逻辑关闭状态
		case KEY_OFF:
			(KeyTemp->KeyOFFCounts)++;
			if (KeyTemp->KeyOFFCounts >= SHAKES_COUNTS)
			{
				KeyTemp->KeyLogic = KEY_OFF;
				KeyTemp->KeyOFFCounts = 0;
				return KEY_OFF;
			}
			return KEY_IDLE;
		default:
			break;
		}
	default:
		break;
	}
	
	//一般不会到这里
	return KEY_ERROR;
}

双击功能的实现

双击操作虽源自单击，却非易事。它包含一个预备双击的标志，即从按键第一次按下到第二次按下之间的等待时段。控制这一时段是实现双击功能的关键因素之一。

static void DataProcess_Task(void *parameter)
{
    while (1)
    {
        switch (Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PIN))
        {
        case KEY_ON:
            printf("Key1ON\n");
            break;
        
        case KEY_HOLD:
            printf("Key1HOLD\n");
            break;
        case KEY_OFF:
            printf("");
            break;
        case KEY_ERROR:
            printf("");
            break;
        default:
            break;
        }
        switch (Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT, KEY2_GPIO_PIN))
        {
        case KEY_ON:
            printf("");
            break;
        
        case KEY_HOLD:
            printf("");
            break;
        
        case KEY_OFF:
            printf("");
            break;
        case KEY_ERROR:
            printf("");
            break;
        default:
          
            break;
        }
        
        vTaskDelay(20);
    }
}

操作时，若用户连续点击两次的时间差小于预设的最大值，系统将识别为双击。否则，每次点击都会被单独记录。要确保用户操作习惯的准确性，对这一时间差的控制至关重要。时间太短或太长，用户尝试双击的功能都可能无法成功。开发者需对各种设备进行多次测试和调整，以适应不同性能对响应速度的影响。

总结与思考

因此，每个按键都需记录一系列状态，以确保准确地向程序传递信号。这一方法是在经过详尽分析后形成的，相当成熟。从基础逻辑到高级功能的实现，各个环节紧密相连。每个步骤的精准计算与处理，旨在确保按键在操作系统中的功能既准确又稳定。那么，在开发按键功能或遇到按键操作问题时，你是否有过更深入的思考或找到了独特的解决策略？一个优秀的按键检测机制对提升用户体验大有裨益，希望大家能点赞并分享这篇文章，让更多开发者从中受益。

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