一、按键抖动的现象
按键按下和松开的时候,按键金属片之间的贴合、分离有一个过程。给STM32输入的信号并不是理想的0和1切换的过程。而是如下图所示的,按下和松开的一小段时间内按键信号出现抖动(jitter),这种现象称为按键抖动(Button Bouncing)。为了避免程序上出现误动作,需要从硬件或软件上消除按键抖动(Button Debouncing)。
二、 硬件电路消抖
可以从电路设计上消除抖动,常见的有RC滤波电路消抖。但是仅通过RC电路,消抖过程慢,实际效果也并不好,一般会加上施密特触发器。硬件消抖的缺点是要增加额外的元器件,如果有多个需要消抖的输入信号,则会增加较大的成本。
- RC电路
- RC电路加施密特触发器
三、 软件消抖
3.1 按键状态分析
按键状态变化后,短时间内的状态是抖动的、不可采用的。软件上可延迟一段时间再判断按键的状态。按键的状态机变化如下图所示。
3.2 程序实现
下面通过程序来实现按键的消抖。下例中的开发板MCU为stm32f103RCT6, 按键接在PB12、PB13引脚,LED接在PC0、PC1引脚。程序基于HAL库编写,外设的初始化程序由Stm32CubeMx软件生成,此处不再赘述。
- 循环阻塞判断
int main(void)
{
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
printf("Key 1 pressed.\n");
HAL_GPIO_TogglePin(Led1_GPIO_Port, Led1_Pin);
while(HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_RESET); // 等待按键松开
}
}
}
}
上面的方式,按键松开之前程序一直卡在while循环里,按键松开之后才能处理其他的程序。
- 增加标志位、非阻塞
int main(void)
{
uint8_t Button1PressedFlag = 0;
uint8_t Button2PressedFlag = 0;
while (1)
{
if (Button1PressedFlag == 0 && HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port == Button1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
printf("Key 1 pressed.\n");
HAL_GPIO_TogglePin(Led1_GPIO_Port, Led1_Pin);
Button1PressedFlag = 1;
}
}
if(Button1PressedFlag == 1 && HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button1_GPIO_Port, Button1_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
printf("Key 1 released.\n");
Button1PressedFlag = 0;
}
}
if (Button2PressedFlag == 0 && HAL_GPIO_ReadPin(Button2_GPIO_Port, Button2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button2_GPIO_Port, Button2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
printf("Key 2 pressed.\n");
HAL_GPIO_TogglePin(Led2_GPIO_Port, Led2_Pin);
Button2PressedFlag = 1;
}
}
if(Button2PressedFlag == 1 && HAL_GPIO_ReadPin(Button2_GPIO_Port, Button2_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(Button2_GPIO_Port, Button2_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
printf("Key 2 released.\n");
Button2PressedFlag = 0;
}
}
}
}
上面实现的是两个按键消抖的处理。非阻塞方式可实现两个LED灯的同时点亮和熄灭,阻塞方式只能一个一个地操作。
- 外部中断方式
①. 将按键GPIO设置为外部中断输入方式,中断捕获类型可根据实际电路设置为上升沿或下降沿,这里我们配置为内部上拉、下降沿中断方式。
②. 设置中断优先级,打开中断
③. 在stm32f1xx_it.c文件中编写中断回调函数
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_12);
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_13);
} // EXTI15_10_IRQHandler 中断ISR 有CubeMx生成
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_12)
{
printf("Button triggered!\n");
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_GPIO_TogglePin(Led1_GPIO_Port, Led1_Pin);
printf("Led toggled!\n");
}
}
if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_13)
{
HAL_Delay(20);
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_GPIO_TogglePin(Led2_GPIO_Port, Led2_Pin);
}
}
} // 中断回调函数 按键按下之后执行的动作由自己编写
⑤. 最后,还需修改一下HAL库中的外部GPIO中断服务函数文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-791584.html
void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
/* EXTI line interrupt detected */
if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u)
{
// __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin); 注释此行
HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin); // 添加此行
}
}
关于中断消抖的方式,有几个需要注意的点。以上只是实现过程的描述,具体细节下一篇更新文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-791584.html
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