基于定时器的多种非阻塞式按键（单击、双击、长按）

本篇文章来源于B站UP主江协科技，基于视频内容，本人再做一些整理与学习心得。

在学习STM32时，我们常常会需要使用按键来做许多功能切换事件，那么如何利用有限的按键个数，来实现多种不同的功能呢？

本篇文章主要介绍如何利用定时器来实现花式按键。

首先我们可以整理出一个大致的程序框架，在这个框架下，我们代码思路会更加清晰。

该代码框架就是基于定时器，在不同的时刻给不同的事件置不同的标志位，这样就能根据标志位来判断出按键事件了，然后根据不同的按键事件执行对应的操作即可。

那么重点就在如何在不同的时刻给不同的事件置不同的标志位，这里我们利用状态转移图来帮助我们理清思路，那么程序就跟着状态转移图来执行即可。

由下图可知，当按键按下的一瞬间，DOWN事件置1，同时定时器开始记录HOLD（按住不松开）的时间，假设该状态为S1（按键按下瞬间），此时要开始等待的事件为1.长按时间到，2.按键松开。如果先等到的事件是长按时间到，就说明这次按键为长按，如果先等到的事件是按键松开，那就说明此次事件要么是单击，要么是双击。

我们先来看，如果先等到的事件是按键松开，那么到底是单击还是双击呢？这就需要我们在按键松开的一瞬间计时，假设该状态为S2（按键松开瞬间），此时要开始等待的事件有两件1.双击时间到2.双击时间内按键再次按下。如果先等到的事件是双击时间到，当双击时间到的一瞬间SINGLE标志位置1，就说明这是单击按键。反之，如果先等到的事件是双击时间内按键再次按下，在按键按下瞬间DUBLE标志位就会瞬间置1，说明这是双击按键。

其次再来看，如果先等到的事件是长按时间阈值到，就说明这是长按事件，当长按时间一到，LONG标志位就会置1，然后就会开始等待重复时间阈值，每次到达设定的重复时间阈值之后，REPEAT标志位就会置一次1，直到检测到按键松开。

                                                                  按键判断示意图

由上图可以看出，第一次计时是为了判断是否为长按，第二次计时是为了判断是否为单击。经过以上分析之后，我们便可以画出程序的状态转移图了。

                                                                      程序状态转移图

我们整理好大致框架之后，便可以按照这个状态转移图开始编写代码了。首先规定好相关宏定义，1表示按键按下，0表示按键未按下。2双击时间为200ms，长按时间为2000ms，重复时间为100ms。

#define KEY_PRESSED				1
#define KEY_UNPRESSED			0#define KEY_TIME_DOUBLE			200
#define KEY_TIME_LONG			2000
#define KEY_TIME_REPEAT			100

这里省略初始化代码的讲解，定义getstate函数来判断每个按键的引脚状态。

uint8_t Key_GetState(uint8_t n)//获取按键状态
{if (n == KEY_1){if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0){return KEY_PRESSED;}}else if (n == KEY_2){if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0){return KEY_PRESSED;}}else if (n == KEY_3){if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 1){return KEY_PRESSED;}}else if (n == KEY_4){if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_15) == 1){return KEY_PRESSED;}}return KEY_UNPRESSED;
}

做好相关规定后，便可以开始写状态转移程序了。

这里有四个按键，所以要定义好大小为4的数组变量。循环对相应的按键进行相关操作。time表示设置好的时间阈值，可以表示双击、长按、重复时间阈值。当我们设置好时间阈值之后，程序下一次进入到中断函数中就会执行--的操作，因为程序进入中断函数的时间很快，1ms进入一次，所以这里的时间差可以忽略不计。

当检测到对应按键按住不放（当前状态和上一次状态都是按下）时，HOLD标志位置1（|操作符），松手时，该标志位清零（&操作符）。

当检测到对应按键按下时（当前状态为按下，上一次状态为未按下）时，DOWN标志位置1（|操作符）。

当检测到对应按键松手时（当前状态为未按下，上一次状态为按下）时，UP标志位置1（|操作符）。

在状态s=0时，只需要等待按键按下，当按键按下时，设置长按阈值时间，进入s=1状态，并等待两个事件。

1.按键松手

如果先等到按键松手，设置好双击阈值时间。并进入到s=2，继续等待两个事件。

如果双击时间先到，那么判断这个事件为单击事件，SINGLE置1.完成判断后s=0.继续进入空闲状态。

②按键按下

如果按键先按下，进入s=3状态，同时判断这个事件为双击事件，DOUBLE置1，然后完成判断后等待按键松手后s=0，进入空闲状态。

2.长按时间到

如果长按时间先到，说明这个事件为长按事件，此时设置好重复阈值时间，LONG置1。再进入s=4状态。在s=4状态中，需要等待两个事件。

①按键松手

按键松手，s=0，进入空闲状态。

②重复时间到

REPEAT标志位置1，并将重复时间清零，继续进入s=4状态，直到按键松手后进入s=0空闲状态。

void Key_Tick(void)
{static uint8_t Count, i;static uint8_t CurrState[KEY_COUNT], PrevState[KEY_COUNT];static uint8_t S[KEY_COUNT];static uint16_t Time[KEY_COUNT];for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++){if (Time[i] > 0){Time[i] --;}}Count ++;if (Count >= 20){Count = 0;for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++){PrevState[i] = CurrState[i];CurrState[i] = Key_GetState(i);if (CurrState[i] == KEY_PRESSED){Key_Flag[i] |= KEY_HOLD;}else{Key_Flag[i] &= ~KEY_HOLD;}if (CurrState[i] == KEY_PRESSED && PrevState[i] == KEY_UNPRESSED){Key_Flag[i] |= KEY_DOWN;}if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED && PrevState[i] == KEY_PRESSED){Key_Flag[i] |= KEY_UP;}if (S[i] == 0){if (CurrState[i] == KEY_PRESSED){Time[i] = KEY_TIME_LONG;S[i] = 1;}}else if (S[i] == 1){if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED){Time[i] = KEY_TIME_DOUBLE;S[i] = 2;}else if (Time[i] == 0){Time[i] = KEY_TIME_REPEAT;Key_Flag[i] |= KEY_LONG;S[i] = 4;}}else if (S[i] == 2){if (CurrState[i] == KEY_PRESSED){Key_Flag[i] |= KEY_DOUBLE;S[i] = 3;}else if (Time[i] == 0){Key_Flag[i] |= KEY_SINGLE;S[i] = 0;}}else if (S[i] == 3){if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED){S[i] = 0;}}else if (S[i] == 4){if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED){S[i] = 0;}else if (Time[i] == 0){Time[i] = KEY_TIME_REPEAT;Key_Flag[i] |= KEY_REPEAT;S[i] = 4;}}}}
}

写好以上状态转移程序后只需要每隔固定的时间调用该函数即可，我们利用定时器资源设置好1ms的中断时间，在中断函数中不断调用Tick函数即可。

void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Key_Tick();TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}

以上就是利用定时器检测按键的不同状态的程序执行逻辑。