STM32按键状态机2——状态简化与增加长按功能

上篇文章，以按键消抖功能，介绍了状态机的基本原理与使用方法。

上篇的状态图如下：

由于只检测按下与松开，并具备按键消抖功能，因此用到了如上的4个状态，按下抖动和松开抖动是两个独立的状态，并且这两个抖动的状态，也是可以在多次循环中连续运行的，这个状态机的循环周期设置的为10ms，当在抖动状态连续检测到某一电平5次后，即认为消抖完成，进入下一个稳定状态。

对于同一个功能，状态图不是一成不变的，对于按键消抖，还可以将两个抖动状态共用一个抖动状态来表示。

1 消抖状态简化

1.1 状态图

将按下抖动与松开抖动共用一个抖动状态来表示，同时需要将状态机的循环周期设置为50ms，这样，抖动状态只需经过一次，通过电平高低即可判定是否真的为按键抖动。简化后的状态图如下：

为了能在抖动状态时，区分前一状态是松开还是按下，进而判断此次是抖动还是按键真的动作，需要增加一个状态来记录前一状态

KEY_STATUS g_keyStatus = KS_RELEASE; //当前循环结束的(状态机的)状态
KEY_STATUS g_nowKeyStatus = KS_RELEASE; //当前状态(每次循环后与g_keyStatus保持一致)
KEY_STATUS g_lastKeyStatus = KS_RELEASE; //上次状态(用于记录前一状态以区分状态的来源)

注意：此处的g_lastKeyStatus用于记录前一状态，上篇文章中也有这个变量，但作用不同，上篇文章中此变量的作用与此处的g_nowKeyStatus作用相同。

1.2 代码

对照简化后的状态图，编写对应的状态机逻辑代码：

void key_status_check()
{
	switch(g_keyStatus)
	{
		//按键释放(初始状态)
		case KS_RELEASE:
		{
			//检测到低电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 0)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
		}
		break;
		
		//抖动
		case KS_SHAKE:
		{
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_RELEASE;
				if (KS_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					printf("=====> key release\r\n");
				}
			}
			else
			{
				g_keyStatus = KS_PRESS;
				if (KS_RELEASE == g_lastKeyStatus)
				{
					printf("=====> key press\r\n");
				}
			}
		}
		break;
		
		//稳定短按
		case KS_PRESS:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
		}
		break;
		
		default:break;
	}
	
	if (g_keyStatus != g_nowKeyStatus)
	{
		g_lastKeyStatus = g_nowKeyStatus;
		g_nowKeyStatus = g_keyStatus;
		printf("new key status:%d(%s)\r\n", g_keyStatus, key_status_name[g_keyStatus]);
	}
}

注意g_lastKeyStatus变量的作用。

1.3 测试

2 增加长按功能

在检测按下与松开的基础上，再增加长按功能，在状态图中需要增加一个长按状态。然后，对照着状态图修改代码即可。

同样，根据是否需要区分两种抖动状态以及状态机循环周期的不同，可以有两种状态图。

2.1 未简化的状态图

先来看一下循环周期10ms，区分按下抖动与松开抖动这种情况增加长按功能后的状态图：

状态图理清逻辑后，根据状态图，修改对应的代码即可，这里不再贴代码，完整代码可去我的代码仓库查看(文末阅读原文直达~)

2.2 简化的状态图

下面再来看简化消抖状态的具体长按功能的状态机图：

对比可以发现，简化的状态图，状态可以少一个，不过抖动的状态，会有更多的输入和输出，因为目前每隔状态都有经过这个状态。

如果对于抖动检测的要求不高，也可以只保留按下抖动的逻辑，松开抖动的分支去掉，直接跳到松开状态，可以再次简化状态逻辑。

2.3 代码

根据状态图图，编写对应的状态机逻辑代码，如下：

void key_status_check()
{
	switch(g_keyStatus)
	{
		//按键释放(初始状态)
		case KS_RELEASE:
		{
			//检测到低电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 0)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
		}
		break;
		
		//抖动
		case KS_SHAKE:
		{
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_RELEASE;
				if (KS_SHORT_PRESS == g_lastKeyStatus || KS_LONG_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					printf("=====> key release\r\n");
				}
			}
			else
			{
				if (KS_RELEASE == g_lastKeyStatus)
				{
					g_PressTimeCnt = 0;
					g_keyStatus = KS_SHORT_PRESS;
					printf("=====> key short press\r\n");
				}
				else if (KS_SHORT_PRESS == g_lastKeyStatus)
				{
					g_keyStatus = KS_SHORT_PRESS;
				}
				else
				{
				
				}
			}
		}
		break;
		
		//稳定短按
		case KS_SHORT_PRESS:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			
			g_PressTimeCnt++;
			if (g_PressTimeCnt == 20) //1000ms
			{
				g_keyStatus = KS_LONG_PRESS;
				printf("=====> key long press\r\n");
			}
		}
		break;
		
	    //稳定长按
		case KS_LONG_PRESS:
		{
			//检测到高电平，先进行消抖
			if (KEY0 == 1)
			{
				g_keyStatus = KS_SHAKE;
			}
			
			g_PressTimeCnt++;
			if (g_PressTimeCnt % 20 == 0) //每隔1000ms打印一次
			{
				printf("=====> key long press:%d\r\n", g_PressTimeCnt/20);
			}
		}
		break;
		
		default:break;
	}
	
	if (g_keyStatus != g_nowKeyStatus)
	{
		g_lastKeyStatus = g_nowKeyStatus;
		g_nowKeyStatus = g_keyStatus;
		printf("new key status:%d(%s)\r\n", g_keyStatus, key_status_name[g_keyStatus]);
	}
}

注意，在抖动状态，当检测为高电平(按键松开)，不管前一状态是短按还是长按，下一状态都是松开状态。

2.4 测试

3 总结

本篇继续介绍状态机的使用，在上篇的基础上，通过简化按键去抖逻辑，并增加按键长按功能，进一步介绍状态图的修改与状态机代码的实现，并通过实际测试，演示状态机的运行效果。

审核编辑 黄昊宇