多按键状态机的实现
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了多按键状态机的实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 简单按键检测
记得开始学习单片机的时候，写的按键扫描是这样的：
if(KEY1 == 0)
delay_ms(20);
if(KEY1 == 0)
while(KEY1 == 0);
// 按键按下处理代码
一看，有个20ms消除抖动时间，就是说我要在这里死等20ms，还有等待按键释放，我就是不放，你能怎么样？没办法只能做超时。那我想做长按1s呢？细思极恐，对于实际项目上的应用来说是很糟糕的事情，这不仅会拖慢你整个系统，还会出现，多个按键有时检测不到的问题。有没有更好的办法来实现呢？答案是肯定的，想想，如果这个20ms的延时用定时器来做，不就可以了吗！！！
2. 状态机
首先我们得了解什么是状态机？这个当然是问度娘了！！！
状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。"现态"和"条件"是因，"动作"和"次态"是果。详解如下:
现态：是指当前所处的状态。
条件：当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
次态：条件满足后要迁往的新状态。"次态"是相对于"现态"而言的，"次态"一旦被激活，就转变成新的"现态"了。
有了理论的支撑，有没有发现，状态机这种机制，其实可以运行到很多场景的啦，不仅仅局限于按键。
3. 按键枚举和结构体
按键的状态可以分为：未按、按下、长按、抬起四种。当然你也可以按自己需求去分。废话不多说，直接上代码分析。
typedef enum _KEY_STATUS_LIST
KEY_NULL = 0x00,
KEY_SURE = 0x01,
KEY_UP = 0x02,
KEY_DOWN = 0x04,
KEY_LONG = 0x08,
KEY_STATUS_LIST;我这里定义了一个按键状态的枚举，包含5个元素，KEY_NULL表示无动作，KEY_SURE表示确认状态，KEY_UP表示按键抬起，
KEY_DOWN表示按键按下，KEY_LONG表示长按。
typedef enum _KEY_LIST
KEY0,
KEY1,
KEY2,
KEY_NUM,
KEY_LIST;再来一个枚举，这里列出你的按键，KEY_NUM可以自动统计你按键个数，这里KEY_NUM的值为3，至于为什么我就不多说了，自己问度娘。为什么这里要用枚举？这里抛个砖，继续往下看。
typedef struct _KEY_COMPONENTS
uint8_t KEY_SHIELD; //按键屏蔽0:屏蔽，1:不屏蔽
uint8_t KEY_COUNT; //按键长按计数
uint8_t KEY_LEVEL; //虚拟当前IO电平，按下1，抬起0
uint8_t KEY_DOWN_LEVEL; //按下时IO实际的电平
uint8_t KEY_STATUS; //按键状态
uint8_t KEY_EVENT; //按键事件
uint8_t (*READ_PIN)(void);//读IO电平函数
KEY_COMPONENTS;
extern KEY_COMPONENTS Key_Buf[KEY_NUM];KEY_SHIELD按键屏蔽用的，0表示按键不使用，1表示使用；KEY_COUNT长按计数器，好比秒表，按开始然后开始计数了；KEY_LEVEL虚拟按键按下的电平，KEY_DOWN_LEVEL,实际按键按下的IO电平，这两个变量，主要是为了函数封装进行统一，比如你一个按键按下高电平，一个按下低电平，我不管这么多，反正我就和你KEY_DOWN_LEVEL值进行比较，相等我就认为你按下，然后把KEY_LEVEL置位，相反就清零；KEY_STATUS就是我们说的按键状态了，它负责记录某一时刻按键状态；KEY_EVENT表示按键事件，我这里分了3个事件，有按下、抬起和长按。(*READ_PIN)是一个函数指针变量，需要把你读IO的函数接口给它。
最后别忘了，用这个结构体定义变量（这里只是声明哦），有几个按键就定义几个结构类型变量。发现没有我们这里用到了KEY_NUM，好处一，按键增加也不需要改动。
4. 按键IO函数
首先得读IO口的电平吧。
static uint8_t KEY0_ReadPin(void)
return _KEY0;
static uint8_t KEY1_ReadPin(void)
return _KEY1;
static uint8_t KEY2_ReadPin(void)
return _KEY2;
这个很简单，就是把你的IO口电平返回来给我就可以了。可以根据自己单片机去实现。有了这几个函数不就可以定义的结构体类型变量了吗。
KEY_COMPONENTS Key_Buf[KEY_NUM] =
1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY0_ReadPin,
1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY1_ReadPin,
1,0,0,0,KEY_NULL,KEY_NULL,KEY2_ReadPin,
;这个就不多说了，对着上面结构体说明看就知道了，我这里按键按下的都是低电平。
真正的按键IO电平获取函数在这里
static void Get_Key_Level(void)
uint8_t i;
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
if(Key_Buf[i].KEY_SHIELD == 0)
continue;
if(Key_Buf[i].READ_PIN() == Key_Buf[i].KEY_DOWN_LEVEL)
Key_Buf[i].KEY_LEVEL = 1;
else
Key_Buf[i].KEY_LEVEL = 0;
这个函数主要是实现封装，两步走，先判断按键是否使能，每一个按键IO电平。如果我添加按键这里要改动吗？完全不需要动。
5. 按键状态机
重点来了，准备了那么多，终于可以上按键状态机代码实现了。
void ReadKeyStatus(void)
uint8_t i;
Get_Key_Level();
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
switch(Key_Buf[i].KEY_STATUS)
//状态0：没有按键按下
case KEY_NULL:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//有按键按下
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_SURE;//转入状态1
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;
//状态1：按键按下确认
case KEY_SURE:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//确认和上次相同
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_DOWN;//转入状态2
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_DOWN;//按下事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;
//状态2：按键按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按键释放，端口高电平
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松开事件
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1) && (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超过KEY_LONG_DOWN_DELAY没有释放
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//转入状态3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//长按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;
//状态3：按键连续按下
case KEY_LONG:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按键释放，端口高电平
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松开事件
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超过KEY_LONG_DOWN_DELAY没有释放
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//长按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;
这个函数就是获取当前所有按键状态，每20ms（用定时器定时）调用一次，就可以了。
//状态0：没有按键按下
case KEY_NULL:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//有按键按下
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_SURE;//转入状态1
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;这里拿一个按键做说明，首先进来先获取按键IO电平，按键开始状态从KEY_NULL开始（现态），此时按键按下（条件），转入KEY_SURE（次态），第一步完成退出；
//状态1：按键按下确认
case KEY_SURE:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)//确认和上次相同
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_DOWN;//转入状态2
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_DOWN;//按下事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;定时器到20ms，刚好去抖动，进来就从新的状态KEY_SURE开始了，再判断当前按键是否还是按下的，如果没有按下，那就返回KEY_NULL，说明上次是干扰，如果按键是按下的，那就进入真正按下的状态KEY_DOWN，同时我们给KEY_EVENT事件赋值，标识我触发了按下事件，KEY_COUNT清零为长按计数做准备，此时退出，你就可以在外面判断事件这个变量决定是否要执行什么任务（动作)；
//状态2：按键按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按键释放，端口高电平
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松开事件
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超过KEY_LONG_DOWN_DELAY没有释放
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//转入状态3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//长按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;又过20ms进来，这次是从状态KEY_DOWN开始，判断按键是否释放，如果释放就转入状态KEY_NULL，同时标记事件为KEY_UP，如果没被释放，我们会进行计数，同时清空数据标志，其它不变，因为我们的条件没有满足，不进行状态迁移，需要注意每次进来没有变化就清空事件，不然出去你判断的标记又触发动作了；
//状态2：按键按下
case KEY_DOWN:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按键释放，端口高电平
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松开事件
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超过KEY_LONG_DOWN_DELAY没有释放
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_LONG;//转入状态3
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//长按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;同样20ms后进来，假设长按，还是从KEY_DOWN开始，计数值累加，当累加到设定值，比如25时，也就是500ms，满足长按条件，迁移到长按状态KEY_LONG，标记事件为KEY_LONG；
//状态3：按键连续按下
case KEY_LONG:
if(Key_Buf[i].KEY_LEVEL != 1)//按键释放，端口高电平
Key_Buf[i].KEY_STATUS = KEY_NULL;//转入状态0
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_UP;//松开事件
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;
else if((Key_Buf[i].KEY_LEVEL == 1)
&& (++Key_Buf[i].KEY_COUNT >= KEY_LONG_DOWN_DELAY)) //超过KEY_LONG_DOWN_DELAY没有释放
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_LONG;//长按事件
Key_Buf[i].KEY_COUNT = 0;//计数器清零
else
Key_Buf[i].KEY_EVENT = KEY_NULL;//空事件
break;20ms后，进入状态KEY_LONG，一样判断是否释放，释放就进入KEY_NULL状态，标记松开事件，否则继续判断是否为长按。我这里做的是一直按下，每500ms就返回一个长按事件。
这就是整状态机实现，这个函数也不需要我们修改，按键增加或减少根本不影响我这个函数的实现，这就是我前面做一堆枚举、结构体、函数封装的好处，好处二。
6. 按键处理函数
前面我们做了一堆标记事件，就是给我们主函数做处理的，下面是我的按键处理，放在主循环里就可以了。
void Task_KEY_Scan(void)
ReadKeyStatus();
if(Key_Buf[KEY0].KEY_EVENT == KEY_UP)
printf("KEY0 Down\n");
else if(Key_Buf[KEY0].KEY_EVENT == KEY_LONG)
printf("KEY0 Long Down\n");
if(Key_Buf[KEY1].KEY_EVENT == KEY_UP)
printf("KEY1 Down\n");
else if(Key_Buf[KEY1].KEY_EVENT == KEY_LONG)
printf("KEY1 Long Down\n");
if(Key_Buf[KEY2].KEY_EVENT == KEY_UP)
printf("KEY2 Down\n");
else if(Key_Buf[KEY2].KEY_EVENT == KEY_LONG)
printf("KEY2 Long Down\n");
这个就比较简单，就一直循环判断每个事件的标记，你需要哪种事件就做对比，出现这个标记就执行你的代码。有没有发现，我这里可以清楚的知道是哪个按键标记的事件，这就是那个枚举的终极用处，好处三。
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