[失败]状态机+事件驱动按键扫描

ID:84652 · 发表于 2018-10-9 10:48

首先说明：这是一个失败的按键扫描程序。它的前身是机智云的STM32按键扫描代码。

不管是用什么芯片，按键扫描的延时去抖总是令人心痛，费CPU费电费时间，于是各种各样好玩有趣的按键扫描代码诞生了。就比如我曾经下载的这个机智云的代码，使用状态机+事件驱动，看起来非常漂亮。

使用状态机和一个定时器，就可以去除消抖延时，提高按键扫描效率，还可以在里面添加各种各样的功能判断，好处说不完呐。

而事件驱动，把按键和按键对应的功能隔离开，使用函数指针连接，这样分隔开了按键扫描和事件处理。回想起多级菜单，每一级菜单按键功能都不一样，处理起来简直就是噩梦。如果用事件机制来做的话，就可以通过函数指针动态改变按键功能，终于把重复混乱的变量和代码送进了回收站。

最近放假实在是心动，我想，如果能把它用在51上该多好呀，于是乎就动手了。但是当我兴冲冲地把它改了好半天，终于用在51上的时候，程序直接挂掉了——51速度太慢，消抖检测周期内不能跑完回调函数，于是就会死机。

实验环境是STC12C5A60S2 11.0592MHz 代码8级优化

对于51单片机来说，这个程序致命的缺点：

1. 51速度不够，如上所述。我试着把KeyHandle函数里后三个功能的检测注释掉，就不会死机了。但是这不是写这段程序的初衷，所以不能这么做。

2. 51内存不够。这段程序在定义4个按键3个事件的时候RAM占用量就过百了，看着51那可怜巴巴的128字节RAM，我都有点不忍了。至于STC自带的扩展的RAM，速度实在是不够，如果定义到xdata，回调函数里很简短的操作都会死机。

结果是失败了，芯片配置不行，但是代码还是很有趣的。虽然下面说的这些因为51的速度被限制了，但是我还是想说一说，都是实际问题。

以往的按键扫描，按键IO口要用sbit或者#define，离扫描函数隔得老远，16进制键码还得自己算，算错了就不响应，功能函数就更不忍直视了，和消抖搅和在一起……

再看这个按键扫描：

1. 按键IO直接在初始化函数里用字符串输入，支持任意IO口连接的矩阵键盘和单线开关按键。

void KeyInit(void) //按键扫描初始化
{
SingleKey[EnumKey_Left].IOPort1 = "P34"; SingleKey[EnumKey_Left].IOPort2 = "P30"; //注册按键 Port1必须是IO口 Port2是IO口或"GND"
SingleKey[EnumKey_Right].IOPort1 = "P35"; SingleKey[EnumKey_Right].IOPort2 = "P30";
SingleKey[EnumKey_Up].IOPort1 = "P36"; SingleKey[EnumKey_Up].IOPort2 = "P30";
SingleKey[EnumKey_Down].IOPort1 = "P37"; SingleKey[EnumKey_Down].IOPort2 = "P30";
...

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矩阵键盘不一定要接在一个8位的整组IO上。对于40脚直插的单片机来说，这反而复杂了些。但是呢，看看那些一不丢丢的小可怜单片机，比如STC15W408AS的16脚封装，一组完整引出的IO都没有，要是在这样的单片机上用传统的方式应用4x4的矩阵键盘，那处理起来可难受死了……

2. 按键编码就是从0开始到最大按键支持数量-1 ，放在一个enum枚举里面，键码就是移位，不用算，直接复制粘贴就可以。还需要把下面#define的按键成员总数也一起改了，注意不要超过最大值，最大值在KeyScan.h里定义，如果有需要可以修改。

enum EnumUserKey //按键编号和键值枚举编号从0开始不得超过(KEY_MAX_NUMBER-1)
{
EnumKey_Up = 0, EnumKey_Up_TriggerValue = 1<<EnumKey_Up,
EnumKey_Down = 1, EnumKey_Down_TriggerValue = 1<<EnumKey_Down,
EnumKey_Left = 2, EnumKey_Left_TriggerValue = 1<<EnumKey_Left,
EnumKey_Right = 3, EnumKey_Right_TriggerValue = 1<<EnumKey_Right
};

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3. 功能函数作为事件单独定义，我改进了一下原来的代码，让功能和按键互相独立，用户自定义触发方式或按键组合，再用函数指针连接想要触发的事件，逻辑简洁清晰。

还需要把上面#define的用户自定义的功能总数一起改了，就是KeyFuncs成员的数量，不一定和事件函数或者按键数量一致，只要内存够用，想要多少就要多少。

void Key7ShortPressEvent(void)
{
static u8 i=0;
i = (i+1)%CountOfArray(table);
display(i);
}
void Key12ShortPressEvent(void)
{
static u8 i=0;
i = (i-1)%CountOfArray(table);
display(i);
}
void Key17_22ShortPressEvent(void)
{
Uart_SendString("Func2! \r\n");
//这个太慢了会死机! 放主函数里也不行串口被打断了就会卡死
}

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KeyFuncs[0].TriggerValue = EnumKey_Up_TriggerValue; //需要响应的键值注意是键值! 不是键编号! 组合按键用或
KeyFuncs[0].SingleClick = Key7ShortPressEvent; //注册回调函数
KeyFuncs[1].TriggerValue = EnumKey_Down_TriggerValue; //需要响应的键值注意是键值! 不是键编号! 组合按键用或
KeyFuncs[1].SingleClick = Key12ShortPressEvent; //注册回调函数
KeyFuncs[2].TriggerValue = EnumKey_Left_TriggerValue | EnumKey_Right_TriggerValue; //需要响应的键值注意是键值! 不是键编号! 组合按键用或
KeyFuncs[2].MultiPress = Key17_22ShortPressEvent; //注册回调函数

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到这里就算是完成了按键驱动的应用，这个思路是不是比传统的方式简单多了，嘿嘿。

除非要修改按键消抖的时间常数，或者删减按键功能（长按短按判定等），或者改变软件支持的按键数量，不然不需要修改KeyScan.c和KeyScan.h，这样就完全分离了驱动和应用，不管是移植维护还是调试，都非常方便。

说了这么多，结果不还是不能用吗？我用STC12C5A60S2 11.0592MHz速度确实不够，不过现在STC15W内部IRC时钟可以飙到30MHz，我没有试过，不知道够不够。就算51用不了，移植到别的单片机上也是不错的。状态机和事件驱动的思路可以放到很多应用里去，虽然这是一个失败的程序，但是到目前为止还没发现逻辑问题，只是受硬件配置限制，就当是一次学习的过程吧。

失败是成功之母。