基于STM32平臺的C語言的按鍵處理的研究與應用

李文軍

【摘?要】把有限狀態機應用于按鍵的識別過程中，能夠識別按鍵抬起、按鍵短按、按鍵長按等三個狀態，并在此三狀態的狀態機上改進了按鍵的消除抖動的觸發時機，綜合考慮了在某些場景下，按鍵有效操作的準確識別和按鍵無效操作的干擾甄別的工作，提高了按鍵識別的準確性和抗干擾能力，并在單鍵識別的基礎上，把有限狀態機應用到雙鍵（兩個按鍵同時操作）觸發邏輯的識別過程中，同時完全兼容單個按鍵的任何操作（單個按鍵短按、單個按鍵短按抬起、單個按鍵長按、單個按鍵長按抬起等），同時還不會引起單鍵的誤操作，使之互不干擾，極大地擴展了多個按鍵間邏輯組合的可能性，使之能用最少的按鍵實現最多的邏輯功能。

【關鍵詞】有限狀態機;按鍵;抗干擾;雙鍵識別

1 引言

目前公司的很多型號的顯示器中多有按鍵的采集與使用，硬件平臺有不少是基于STM32平臺的，代碼是用標準C語言編寫，每個產品的按鍵需要實現的功能的難易也基本相同，大多為簡單的單鍵短按或者單鍵長按功能，所有其按鍵處理代碼有很大的通用性與相似性。按鍵處理代碼沿用的較多。但是在某型指示器的研發交付使用過程中，用戶的需求仍在大量頻繁的產生，其中就有必須要用到組合按鍵的邏輯功能，這就對按鍵的及時準確的采集與處理提出了相當高的要求，不巧的是，我們偶然發現此產品在使用過程中，其每一個按鍵在經過若干次按壓后，就會產生一次按鍵失效，判斷是軟件缺陷導致的問題，這就要求我們必須重新審視、優化我們一直以來的通用性的按鍵處理代碼，不僅要保證按鍵每一次采集的準確性和有效性，同時也要提高按鍵的抗干擾能力，最終達到解決組合按鍵功能擴展的目的。

2 單個按鍵的狀態遷移設計

對于單個按鍵的狀態變化，詳見圖1 單個按鍵的狀態遷移圖。

我們約定，如果按鍵原先為抬起動作，則記它從按下到有效按下的時間為t0時間，簡稱按鍵按下的消除抖動時間;

如果按鍵原先為按下動作，則記它從抬起到有效抬起的時間為t1時間，簡稱按鍵抬起的消除抖動時間;

1，一個按鍵的最初始動作記為按鍵抬起（標記為狀態0）;

2，狀態0在按鍵按下持續時間小于t0時間后，仍為狀態0;

3，狀態0在按鍵按下持續時間不小于t0時間后，狀態遷移到按鍵按下（狀態1）;

4，狀態1在按鍵抬起持續時間小于t1時間后，仍為狀態1;

5，按鍵按下（狀態1）在按鍵按下持續一段時間（為程序定義的按鍵長按的最短時間，一般取值在0.5秒～1.0秒之間）后，狀態遷移到按鍵長按（狀態2）;

6，狀態1在按鍵抬起持續時間不小于t1時間后，設置短按抬起事件標志;

7，狀態2在按鍵抬起持續時間不小于t1時間后，設置長按抬起事件標志;

8，在狀態2下按鍵仍持續按下，如達到50×10毫秒時，設置長按按下事件標志a，如達到100×10毫秒時，設置長按按下事件標志b，如達到150×10毫秒時，設置長按按下事件標志c，依次類推，這樣就極大地、靈活地擴展了按鍵長按的事件個數，非常便于移植和修改;

9，在狀態2下按鍵仍持續按下，超過了設定的按鍵按下的最長時間后，認為按鍵卡死，狀態遷移到按鍵卡死（狀態3）;

10，在設置抬起事件標志（短按抬起事件標志或者長按抬起事件標志）之后，按鍵抬起持續時間在小于主程序運行周期（一般為40毫秒）的兩倍時間后，即在小于80毫秒時間內，必須清除抬起事件標志，如若在應用層代碼中沒有人為調用后清除抬起事件標志，則按鍵處理程序會在規定時間內強制清除抬起事件標志，這就解決了按鍵抬起標志的干擾問題（一般由按鍵無效操作的引起）。

3 單鍵處理邏輯、雙鍵處理邏輯及狀態遷移設計

對于單鍵處理邏輯、雙鍵處理邏輯的綜合考慮以及兩個按鍵狀態的（簡稱雙鍵狀態）變化，詳見圖2單鍵、雙鍵處理以及雙鍵狀態遷移圖。

關于圖2中各個狀態的解釋說明見下表1 雙鍵狀態名稱說明。

關于圖2中雙鍵狀態間的遷移條件的說明見表2雙鍵狀態間的遷移條件說明。

結束語

這樣我們通過合理設計的單鍵狀態機和雙鍵狀態機，可以保證按鍵每一次采集的準確性和有效性，同時也要提高按鍵的抗干擾能力，最終達到解決組合按鍵功能擴展的目的，極大地擴展了多個按鍵間邏輯組合的可能性，使之能用最少的按鍵實現最多的邏輯功能，這在目前公司的產品中已得到非常好的運用，使用效果良好。

參考文獻：

[1] 何劍宇，劉兢兢.有限狀態機建模在嵌入式按鍵設計中的應用[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2012，30（2）：168-171.

[2] 唐飛，查長理.基于有限狀態機的STM32系統按鍵識別方法[J].長春工業大學學報：自然科學版，2013，34（2）：160-164.

（作者單位：太原航空儀表有限公司 顯示技術研究所）