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单片机按键处理模块

news 来源：原创 2024/7/2 3:26:57

一介绍

1.key_board用于单片机中的小巧多功能按键支持，软件采用了分层的思想，并且做到了与平台无关，用户只需要提供按键的基本信息和读写io电平的函数即可，非常方便移植，同时支持多个矩阵键盘及多个单io控制键盘。

2. 目前已实现按下触发、弹起触发、长按自动触发、长按弹起触发、多击触发、连续触发等功能，并且能够随意组合（支持状态的同一时间轴和非同一时间轴），后续还会添加更多的功能。

二使用说明

1.初始化相关硬件资源
2.提供一个1ms的定时器，用于周期性的调用‘key_check’函数
3.提供按键的描述及读写IO的函数
4.将键盘注册到系统
5.具体的操作参考提供的STM32例程
6.因为程序默认使用了堆内存，当发现程序运行结果不正常时，尝试增大你的程序堆空间，或者注册调试接口查看原因

三已支持的键盘

矩阵键盘
单IO按键
将key_board.c，key_board.h，key_board_config.h放进key_board文件夹中并包含进你的工程，添加头文件路径。

四基础功能移植（以stm32矩阵键盘为例）

首先需要一个可使用的定时器（如果不想使用定时器也可直接放到主循环中，但不推荐，会导致时基不准确），固定为1ms触发一次；
准备待检测的按键的基本信息，可参考key_board_sample.c文件中的struct key_pin_t结构体，如：

struct key_pin_t {GPIO_TypeDef *port;     //按键端口号uint16_t pin;           //按键的引脚号GPIO_PinState valid;    //按键的有效电平（即按键按下时的电平）GPIO_PinState invalid;  //按键的无效电平（即按键空闲时的电平）/*可添加你的其它参数*/
};

定义待检测的按键信息，可参考key_board_sample.c文件中的const struct key_pin_t key_pin_sig[]结构体数组，对应头文件为key_board_sample.h，如：

//全局变量
const struct key_pin_t key_pin_sig[] = {{.port = KEY_PORT_J12,.pin = KEY_PIN_J12,.valid = KEY_PRESS_LEVEL_J12,.invalid = KEY_RELEASE_LEVEL_J12},{.port = KEY_PORT_J34,.pin = KEY_PIN_J34,.valid = KEY_PRESS_LEVEL_J34,.invalid = KEY_RELEASE_LEVEL_J34},{.port = KEY_PORT_J56,.pin = KEY_PIN_J56,.valid = KEY_PRESS_LEVEL_J56,.invalid = KEY_RELEASE_LEVEL_J56},
};

如果为矩阵键盘还需要定义控制io的相关信息，可参考key_board_sample.c文件中的const struct key_pin_t key_pin_ctrl[]结构体数组，对应头文件为key_board_sample.h，如：

const struct key_pin_t key_pin_ctrl[] = {{.port = KEY_PORT_J135,.pin = KEY_PIN_J135,.valid = KEY_CTL_LINE_ENABLE,.invalid = KEY_CTL_LINE_DISABLE},{.port = KEY_PORT_J246,.pin = KEY_PIN_J246,.valid = KEY_CTL_LINE_ENABLE,.invalid = KEY_CTL_LINE_DISABLE},
};

实现按键io的电平读取函数，可参考key_board_sample.c文件中的pin_level_get函数，如：

static inline bool pin_level_get(const void *desc)
{struct key_pin_t *pdesc;pdesc = (struct key_pin_t *)desc;return HAL_GPIO_ReadPin(pdesc->port, pdesc->pin) == pdesc->valid;
}

如果为矩阵键盘还需要实现按键io的电平写入函数，可参考key_board_sample.c文件中的pin_level_set函数，如：

static inline void pin_level_set(const void *desc, bool flag)
{struct key_pin_t *pdesc;pdesc = (struct key_pin_t *)desc;HAL_GPIO_WritePin(pdesc->port, pdesc->pin, flag ? pdesc->valid : pdesc->invalid);
}

定义按键的id及功能结构体struct key_public_sig_t，可参考key_board_sample.c文件中的const struct key_public_sig_t key_public_sig[]结构体数组，对应头文件key_board.h，如：

const struct key_public_sig_t key_public_sig[] = {KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_UP, &key_pin_sig[0], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_LEFT, &key_pin_sig[1], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_DOWN, &key_pin_sig[2], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),//下面的是因为使用的矩阵键盘而扩展出来的三个按键KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_ENTER, &key_pin_sig[0], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_RIGHT, &key_pin_sig[1], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_EXIT, &key_pin_sig[2], pin_level_get, KEY_FLAG_NONE),
};

如果为矩阵键盘还需要定义控制io的id及功能结构体struct key_public_ctrl_t，可参考key_board_sample.c文件中的const struct key_public_ctrl_t key_public_ctrl[]结构体数组，对应头文件key_board.h，如：

const struct key_public_ctrl_t key_public_ctrl[] = {KEY_PUBLIC_CTRL_DEF(&key_pin_ctrl[0], pin_level_set),KEY_PUBLIC_CTRL_DEF(&key_pin_ctrl[1], pin_level_set),
};

初始化键盘，可参考key_board_sample.c文件中的GPIO_Key_Board_Init函数，如：

void GPIO_Key_Board_Init(void)
{//硬件io的初始化GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;unsigned int i;RCC_KEY_BOARD_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_INPUT;for(i = 0;i < ARRAY_SIZE(key_pin_sig);i++){GPIO_InitStruct.Pin   = key_pin_sig[i].pin;HAL_GPIO_Init(key_pin_sig[i].port, &GPIO_InitStruct);}GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;for(i = 0;i < ARRAY_SIZE(key_pin_ctrl);i++){GPIO_InitStruct.Pin   = key_pin_ctrl[i].pin;HAL_GPIO_Init(key_pin_ctrl[i].port, &GPIO_InitStruct);}//初始化键盘key_board_init();//注册键盘到系统中（矩阵键盘）key_board_register(KEY_BOARD_MATRIX, key_public_sig, ARRAY_SIZE(key_public_sig), key_public_ctrl, ARRAY_SIZE(key_public_ctrl));
}

主流程伪代码框架，更多例子参考main_test.c文件：

int main(void)
{//初始化硬件io，并注册键盘GPIO_Key_Board_Init();//初始化定时器，用于按键扫描（1ms）init_tmr();for(;;){if(key_check_state(KEY_UP, KEY_RELEASE)){PRINTF("KEY_UP KEY_RELEASE\r\n");}if(key_check_state(KEY_UP, KEY_PRESS)){PRINTF("KEY_UP KEY_PRESS\r\n");}}
}//定时器到期回调处理函数
void tmr_irq_callback(void)
{//调用按键扫描核心函数key_check();
}

五按键长按功能的使用

首先确保key_board_config.h文件中宏KEY_LONG_SUPPORT已处于使能状态，并且正确设置了宏KEY_DEFAULT_LONG_TRRIGER_TIME的值；
设置按键功能需要对长按进行检测，如：

KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_UP, &key_pin_sig[0], pin_level_get, KEY_FLAG_PRESS_LONG | KEY_FLAG_RELEASE_LONG)

使用例程：

if(key_check_state(KEY_UP, KEY_PRESS_LONG))
{PRINTF("KEY_UP KEY_PRESS_LONG\r\n");
}
if(key_check_state(KEY_UP, KEY_RELEASE_LONG))
{PRINTF("KEY_UP KEY_RELEASE_LONG\r\n");
}

六按键连按的使用

首先确保key_board_config.h文件中宏KEY_CONTINUOUS_SUPPORT已处于使能状态，并且正确设置了宏KEY_DEFAULT_CONTINUOUS_INIT_TRRIGER_TIME和KEY_DEFAULT_CONTINUOUS_PERIOD_TRRIGER_TIME的值；

设置按键功能需要对连按进行检测，如：

KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_UP, &key_pin_sig[0], pin_level_get, KEY_FLAG_PRESS_CONTINUOUS)

使用例程：

if(key_check_state(KEY_UP, KEY_PRESS_CONTINUOUS))
{PRINTF("KEY_UP KEY_PRESS_CONTINUOUS\r\n");
}

七按键多击的使用

首先确保key_board_config.h文件中宏KEY_MULTI_SUPPORT已处于使能状态，并且正确设置了宏KEY_DEFAULT_MULTI_INTERVAL_TIME的值；

设置按键功能需要多击进行检测，如：

KEY_PUBLIC_SIG_DEF(KEY_UP, &key_pin_sig[0], pin_level_get, KEY_FLAG_PRESS_MULTI | KEY_FLAG_RELEASE_MULTI)

使用例程：

unsigned int res;
res = key_check_state(KEY_UP, KEY_PRESS_MULTI);
if(res)
{PRINTF("KEY_UP KEY_PRESS_MULTI:%d\r\n", res);
}
res = key_check_state(KEY_UP, KEY_RELEASE_MULTI);
if(res)
{PRINTF("KEY_UP KEY_RELEASE_MULTI:%d\r\n", res);
}

八功能组合状态（同一时间轴）

使用例程：

unsigned int key_down_release_long, key_up_release_long;
key_down_release_long = key_check_state(KEY_DOWN, KEY_RELEASE_LONG);
key_up_release_long = key_check_state(KEY_UP, KEY_RELEASE_LONG);
if(key_down_release_long && key_up_release_long)
{PRINTF("KEY_DOWN KEY_RELEASE_LONG && KEY_UP KEY_RELEASE_LONG\n");
}

九功能组合状态（非同一时间轴）

首先确保key_board_config.h文件中宏KEY_COMBINE_SUPPORT已处于使能状态，并且正确设置了宏KEY_DEFAULT_COMBINE_INTERVAL_TIME的值；
使用例程：

//用于保存注册后的组合状态id
static unsigned int test_id1, test_id2;//定义要检测的状态
const struct key_combine_t test_combine1[] = {{ .id = KEY_UP,     .state = KEY_PRESS },{ .id = KEY_DOWN,   .state = KEY_PRESS_LONG },{ .id = KEY_UP,     .state = KEY_PRESS },
};
//注册组合状态
test_id1 = key_combine_register(test_combine1, ARRAY_SIZE(test_combine1));const struct key_combine_t test_combine2[] = {{ .id = KEY_UP,     .state = KEY_PRESS },{ .id = KEY_DOWN,   .state = KEY_PRESS },{ .id = KEY_UP,     .state = KEY_PRESS },{ .id = KEY_DOWN,   .state = KEY_PRESS },
};
test_id2 = key_combine_register(test_combine2, ARRAY_SIZE(test_combine2));if(key_check_combine_state(test_id1))
{PRINTF("combine test_id1\r\n");
}if(key_check_combine_state(test_id2))
{PRINTF("combine test_id2\r\n");
}