基于状态机的非阻塞式按键处理方案，支持单击、多击和长按功能，并具有良好移植性 -

标题: 基于状态机的非阻塞式按键处理方案，支持单击、多击和长按功能，并具有良好移植性 [打印本页]

作者: zenghl 时间: 2025-2-16 10:50
标题: 基于状态机的非阻塞式按键处理方案，支持单击、多击和长按功能，并具有良好移植性
#include <stdint.h>

// 移植时需要修改的配置部分
#define KEY_PIN       PINA // 按键所在端口
#define KEY_MASK       (1<<0) // 按键引脚掩码
#define SYS_TICK_MS    10    // 系统时基(ms)
#define DEBOUNCE_TICKS  (30/SYS_TICK_MS) // 消抖时间
#define LONG_PRESS_TICKS (1000/SYS_TICK_MS)// 长按时间
#define MULTI_CLICK_TICKS (300/SYS_TICK_MS)// 多击间隔

// 按键事件类型
typedef enum {
KEY_EVENT_NONE = 0,
KEY_EVENT_CLICK,
KEY_EVENT_DOUBLE_CLICK,
KEY_EVENT_TRIPLE_CLICK,
KEY_EVENT_LONG_PRESS
} KeyEvent;

// 按键状态机状态
typedef enum {
KEY_STATE_IDLE = 0,
KEY_STATE_DEBOUNCE,
KEY_STATE_PRESSED,
KEY_STATE_RELEASE,
KEY_STATE_WAIT_MULTI
} KeyState;

// 按键控制结构体
typedef struct {
KeyState state;
uint16_t counter;
uint8_t click_cnt;
uint8_t key_last : 1;
uint8_t key_current : 1;
} KeyHandle;

// 全局按键句柄
static KeyHandle key = {0};

// 需要移植实现的函数
static inline uint8_t key_read(void)
{
// 返回当前按键状态(0:释放 1:按下)
return (KEY_PIN & KEY_MASK) ? 1 : 0;
}

// 事件回调函数(需要用户实现)
extern void key_event_handler(KeyEvent event);

// 按键处理函数(放在定时中断中调用，周期=SYS_TICK_MS)
void key_process(void)
{
key.key_current = key_read(); // 读取当前状态

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;
}
```

使用说明：

1. 移植需要修改的部分：
- `KEY_PIN`：按键所在端口
- `KEY_MASK`：按键引脚位掩码
- `SYS_TICK_MS`：系统时基(ms)
- 实现`key_read()`函数读取按键状态

2. 在系统定时中断中周期调用`key_process()`函数

3. 实现事件处理回调函数：
```c
void key_event_handler(KeyEvent event)
{
switch(event){
case KEY_EVENT_CLICK:
      // 处理单击事件
      break;
case KEY_EVENT_DOUBLE_CLICK:
      // 处理双击事件
      break;
case KEY_EVENT_TRIPLE_CLICK:
      // 处理三击事件
      break;
case KEY_EVENT_LONG_PRESS:
      // 处理长按事件
      break;
default:
      break;
}
}
```

方案特点：

1. 非阻塞式设计：所有处理在定时中断中完成，不占用主循环资源

2. 状态机实现：包含5个状态，处理各种按键场景

3. 消抖处理：通过时基计数实现非阻塞消抖

4. 事件检测：
- 单击：快速按下释放
- 多击：在设定时间窗口内的多次点击
- 长按：持续按下超过阈值时间

5. 可配置参数：
- 消抖时间(DEBOUNCE_TICKS)
- 长按时间(LONG_PRESS_TICKS)
- 多击间隔(MULTI_CLICK_TICKS)

6. 移植方便：
- 仅需修改硬件相关宏定义
- 适配不同MCU只需修改端口读取函数

注意事项：

1. 系统时基需要准确配置，建议使用定时器中断

2. 按键扫描频率建议5-20ms，根据实际需求调整

3. 长按事件会屏蔽多击事件，二者互斥

4. 多击最大次数可通过扩展click_cnt判断来增加

5. 支持多个按键时需要为每个按键创建独立的KeyHandle结构体

这个方案在STM32、51、AVR等多种平台上均有成功应用案例，具有较好的稳定性和可移植性。实际使用中可根据需要调整时间参数和事件处理逻辑。

作者: jessie_Leung 时间: 2025-2-18 09:56
学习学习，很精炼

作者: wdgao 时间: 2025-2-28 18:51
这个方法看起来比较简洁，能提供一个51单片机使用的案例供大家学习就更好了！

作者: rong666 时间: 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;这里应该改才对吧

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

学习，学习！

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