[失敗]狀態機+事件驅動按鍵掃描

ID:84652 · 發表于 2018-10-9 10:48

首先說明：這是一個失敗的按鍵掃描程序。它的前身是機智云的STM32按鍵掃描代碼。

不管是用什么芯片，按鍵掃描的延時去抖總是令人心痛，費CPU費電費時間，于是各種各樣好玩有趣的按鍵掃描代碼誕生了。就比如我曾經下載的這個機智云的代碼，使用狀態機+事件驅動，看起來非常漂亮。

使用狀態機和一個定時器，就可以去除消抖延時，提高按鍵掃描效率，還可以在里面添加各種各樣的功能判斷，好處說不完吶。

而事件驅動，把按鍵和按鍵對應的功能隔離開，使用函數指針連接，這樣分隔開了按鍵掃描和事件處理。回想起多級菜單，每一級菜單按鍵功能都不一樣，處理起來簡直就是噩夢。如果用事件機制來做的話，就可以通過函數指針動態改變按鍵功能，終于把重復混亂的變量和代碼送進了回收站。

最近放假實在是心動，我想，如果能把它用在51上該多好呀，于是乎就動手了。但是當我興沖沖地把它改了好半天，終于用在51上的時候，程序直接掛掉了——51速度太慢，消抖檢測周期內不能跑完回調函數，于是就會死機。

實驗環境是STC12C5A60S2 11.0592MHz 代碼8級優化

對于51單片機來說，這個程序致命的缺點：

1. 51速度不夠，如上所述。我試著把KeyHandle函數里后三個功能的檢測注釋掉，就不會死機了。但是這不是寫這段程序的初衷，所以不能這么做。

2. 51內存不夠。這段程序在定義4個按鍵3個事件的時候RAM占用量就過百了，看著51那可憐巴巴的128字節RAM，我都有點不忍了。至于STC自帶的擴展的RAM，速度實在是不夠，如果定義到xdata，回調函數里很簡短的操作都會死機。

結果是失敗了，芯片配置不行，但是代碼還是很有趣的。雖然下面說的這些因為51的速度被限制了，但是我還是想說一說，都是實際問題。

以往的按鍵掃描，按鍵IO口要用sbit或者#define，離掃描函數隔得老遠，16進制鍵碼還得自己算，算錯了就不響應，功能函數就更不忍直視了，和消抖攪和在一起……

再看這個按鍵掃描：

1. 按鍵IO直接在初始化函數里用字符串輸入，支持任意IO口連接的矩陣鍵盤和單線開關按鍵。

void KeyInit(void) //按鍵掃描初始化
{
SingleKey[EnumKey_Left].IOPort1 = "P34"; SingleKey[EnumKey_Left].IOPort2 = "P30"; //注冊按鍵 Port1必須是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";
...

復制代碼

矩陣鍵盤不一定要接在一個8位的整組IO上。對于40腳直插的單片機來說，這反而復雜了些。但是呢，看看那些一不丟丟的小可憐單片機，比如STC15W408AS的16腳封裝，一組完整引出的IO都沒有，要是在這樣的單片機上用傳統的方式應用4x4的矩陣鍵盤，那處理起來可難受死了……

2. 按鍵編碼就是從0開始到最大按鍵支持數量-1 ，放在一個enum枚舉里面，鍵碼就是移位，不用算，直接復制粘貼就可以。還需要把下面#define的按鍵成員總數也一起改了，注意不要超過最大值，最大值在KeyScan.h里定義，如果有需要可以修改。

enum EnumUserKey //按鍵編號和鍵值枚舉編號從0開始不得超過(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
};

復制代碼

3. 功能函數作為事件單獨定義，我改進了一下原來的代碼，讓功能和按鍵互相獨立，用戶自定義觸發方式或按鍵組合，再用函數指針連接想要觸發的事件，邏輯簡潔清晰。

還需要把上面#define的用戶自定義的功能總數一起改了，就是KeyFuncs成員的數量，不一定和事件函數或者按鍵數量一致，只要內存夠用，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");
//這個太慢了會死機! 放主函數里也不行串口被打斷了就會卡死
}

復制代碼

KeyFuncs[0].TriggerValue = EnumKey_Up_TriggerValue; //需要響應的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號! 組合按鍵用或
KeyFuncs[0].SingleClick = Key7ShortPressEvent; //注冊回調函數
KeyFuncs[1].TriggerValue = EnumKey_Down_TriggerValue; //需要響應的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號! 組合按鍵用或
KeyFuncs[1].SingleClick = Key12ShortPressEvent; //注冊回調函數
KeyFuncs[2].TriggerValue = EnumKey_Left_TriggerValue | EnumKey_Right_TriggerValue; //需要響應的鍵值注意是鍵值! 不是鍵編號! 組合按鍵用或
KeyFuncs[2].MultiPress = Key17_22ShortPressEvent; //注冊回調函數

復制代碼

到這里就算是完成了按鍵驅動的應用，這個思路是不是比傳統的方式簡單多了，嘿嘿。

除非要修改按鍵消抖的時間常數，或者刪減按鍵功能（長按短按判定等），或者改變軟件支持的按鍵數量，不然不需要修改KeyScan.c和KeyScan.h，這樣就完全分離了驅動和應用，不管是移植維護還是調試，都非常方便。

說了這么多，結果不還是不能用嗎？我用STC12C5A60S2 11.0592MHz速度確實不夠，不過現在STC15W內部IRC時鐘可以飆到30MHz，我沒有試過，不知道夠不夠。就算51用不了，移植到別的單片機上也是不錯的。狀態機和事件驅動的思路可以放到很多應用里去，雖然這是一個失敗的程序，但是到目前為止還沒發現邏輯問題，只是受硬件配置限制，就當是一次學習的過程吧。

失敗是成功之母。