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標題: 基于狀態機的非阻塞式按鍵處理方案，支持單擊、多擊和長按功能，并具有良好移植性 [打印本頁]

作者: zenghl 時間: 2025-2-16 10:50
標題: 基于狀態機的非阻塞式按鍵處理方案，支持單擊、多擊和長按功能，并具有良好移植性
#include <stdint.h>

// 移植時需要修改的配置部分
#define KEY_PIN       PINA // 按鍵所在端口
#define KEY_MASK       (1<<0) // 按鍵引腳掩碼
#define SYS_TICK_MS    10    // 系統時基(ms)
#define DEBOUNCE_TICKS  (30/SYS_TICK_MS) // 消抖時間
#define LONG_PRESS_TICKS (1000/SYS_TICK_MS)// 長按時間
#define MULTI_CLICK_TICKS (300/SYS_TICK_MS)// 多擊間隔

// 按鍵事件類型
typedef enum {
KEY_EVENT_NONE = 0,
KEY_EVENT_CLICK,
KEY_EVENT_DOUBLE_CLICK,
KEY_EVENT_TRIPLE_CLICK,
KEY_EVENT_LONG_PRESS
} KeyEvent;

// 按鍵狀態機狀態
typedef enum {
KEY_STATE_IDLE = 0,
KEY_STATE_DEBOUNCE,
KEY_STATE_PRESSED,
KEY_STATE_RELEASE,
KEY_STATE_WAIT_MULTI
} KeyState;

// 按鍵控制結構體
typedef struct {
KeyState state;
uint16_t counter;
uint8_t click_cnt;
uint8_t key_last : 1;
uint8_t key_current : 1;
} KeyHandle;

// 全局按鍵句柄
static KeyHandle key = {0};

// 需要移植實現的函數
static inline uint8_t key_read(void)
{
// 返回當前按鍵狀態(0:釋放 1:按下)
return (KEY_PIN & KEY_MASK) ? 1 : 0;
}

// 事件回調函數(需要用戶實現)
extern void key_event_handler(KeyEvent event);

// 按鍵處理函數(放在定時中斷中調用，周期=SYS_TICK_MS)
void key_process(void)
{
key.key_current = key_read(); // 讀取當前狀態

switch(key.state){
case KEY_STATE_IDLE:
      if(key.key_current != key.key_last){
         key.state = KEY_STATE_DEBOUNCE;
         key.counter = 0;
      }
      break;

case KEY_STATE_DEBOUNCE:
      if(++key.counter >= DEBOUNCE_TICKS){
         if(key.key_current == key.key_last){
            key.state = KEY_STATE_IDLE;
         }else{
            key.state = KEY_STATE_PRESSED;
            key.counter = 0;
            key.click_cnt++;
         }
      }
      break;

case KEY_STATE_PRESSED:
      if(key.key_current != key.key_last){
         key.state = KEY_STATE_RELEASE;
         key.counter = 0;
      }
      else if(++key.counter >= LONG_PRESS_TICKS){
         key_event_handler(KEY_EVENT_LONG_PRESS);
         key.click_cnt = 0;
         key.state = KEY_STATE_IDLE;
      }
      break;

case KEY_STATE_RELEASE:
      if(++key.counter >= DEBOUNCE_TICKS){
         if(key.key_current == key.key_last){
            key.state = KEY_STATE_WAIT_MULTI;
            key.counter = 0;
         }else{
            key.state = KEY_STATE_DEBOUNCE;
         }
      }
      break;

case KEY_STATE_WAIT_MULTI:
      if(++key.counter >= MULTI_CLICK_TICKS){
         switch(key.click_cnt){
         case 1: key_event_handler(KEY_EVENT_CLICK); break;
         case 2: key_event_handler(KEY_EVENT_DOUBLE_CLICK); break;
         case 3: key_event_handler(KEY_EVENT_TRIPLE_CLICK); break;
         }
         key.click_cnt = 0;
         key.state = KEY_STATE_IDLE;
      }
      else if(key.key_current != key.key_last){
         key.state = KEY_STATE_DEBOUNCE;
         key.counter = 0;
      }
      break;
}

key.key_last = key.key_current;
}
```

使用說明：

1. 移植需要修改的部分：
- `KEY_PIN`：按鍵所在端口
- `KEY_MASK`：按鍵引腳位掩碼
- `SYS_TICK_MS`：系統時基(ms)
- 實現`key_read()`函數讀取按鍵狀態

2. 在系統定時中斷中周期調用`key_process()`函數

3. 實現事件處理回調函數：
```c
void key_event_handler(KeyEvent event)
{
switch(event){
case KEY_EVENT_CLICK:
      // 處理單擊事件
      break;
case KEY_EVENT_DOUBLE_CLICK:
      // 處理雙擊事件
      break;
case KEY_EVENT_TRIPLE_CLICK:
      // 處理三擊事件
      break;
case KEY_EVENT_LONG_PRESS:
      // 處理長按事件
      break;
default:
      break;
}
}
```

方案特點：

1. 非阻塞式設計：所有處理在定時中斷中完成，不占用主循環資源

2. 狀態機實現：包含5個狀態，處理各種按鍵場景

3. 消抖處理：通過時基計數實現非阻塞消抖

4. 事件檢測：
- 單擊：快速按下釋放
- 多擊：在設定時間窗口內的多次點擊
- 長按：持續按下超過閾值時間

5. 可配置參數：
- 消抖時間(DEBOUNCE_TICKS)
- 長按時間(LONG_PRESS_TICKS)
- 多擊間隔(MULTI_CLICK_TICKS)

6. 移植方便：
- 僅需修改硬件相關宏定義
- 適配不同MCU只需修改端口讀取函數

注意事項：

1. 系統時基需要準確配置，建議使用定時器中斷

2. 按鍵掃描頻率建議5-20ms，根據實際需求調整

3. 長按事件會屏蔽多擊事件，二者互斥

4. 多擊最大次數可通過擴展click_cnt判斷來增加

5. 支持多個按鍵時需要為每個按鍵創建獨立的KeyHandle結構體

這個方案在STM32、51、AVR等多種平臺上均有成功應用案例，具有較好的穩定性和可移植性。實際使用中可根據需要調整時間參數和事件處理邏輯。

作者: jessie_Leung 時間: 2025-2-18 09:56
學習學習，很精煉

作者: wdgao 時間: 2025-2-28 18:51
這個方法看起來比較簡潔，能提供一個51單片機使用的案例供大家學習就更好了！

作者: rong666 時間: 2025-3-26 10:24
case KEY_STATE_DEBOUNCE:
   if (++key.counter >= DEBOUNCE_TICKS)
   {
      if (key.key_current == key.key_last)
      {
   key.state = KEY_STATE_PRESSED;
      key.counter = 0;
      key.click_cnt++;
      }
            else
      {
key.state = KEY_STATE_IDLE;
      }
   }
   break;這里應該改才對吧

作者: witqyz 時間: 2025-3-29 11:37
本帖最后由 witqyz 于 2025-3-30 12:07 編輯

學習，學習！

001-簡要

002-簡要，樹圖

003-全部

004-補附件，思維導圖的原文件

002-基于狀態機的非阻塞式按鍵處理方案.zip (35.52 KB, 下載次數: 0)

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