分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、工程简介

  MultiButton 是一个小巧简单易用的事件驱动型按键驱动模块。

  Github地址:https://github.com/0x1abin/MultiButton

  这个项目非常精简,只有两个文件:

  (1)可无限扩展按键;

  (2)按键事件的回调异步处理方式可以简化程序结构,去除冗余的按键处理硬编码,让按键业务逻辑更清晰。

分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton

  通过此工程可以学习到以下知识点:

  (1)按键各种类型事件;

  (2)状态机的思想;

  (3)单向链表语法。

  工程支持如下的按键事件:

分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton

   MultiButton 的按键状态及软件流程图:

分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton

 二、工程代码分析

  注:在使用源码工程时稍微修改了两个点,后续贴出修改后的完整代码,有需要查看修改的同学可以将源码工程下载后进行对比,修改的点如下:

  (1)将按键时间的相关参数通过接口定义进行初始化;

  (2)修改按键长按期间一直触发事件为真正的长按按键定时触发事件。

  在头文件multi_button.h中包括:

  (1)定义了按键时间相关参数;

  (2)定义了按键的事件类型;

  (3)定义按键链表结构体,这里使用了位域操作,解决字节的存储空间问题。

 1 #ifndef _MULTI_BUTTON_H_
 2 #define _MULTI_BUTTON_H_
 3  
 4 #include <stdint.h>
 5 #include <string.h>
 6  
 7 typedef struct ButtonPara {
 8   uint8_t ticks_interval;
 9   uint8_t debounce_ticks;
10   uint16_t short_ticks;
11   uint16_t long_ticks;
12 }ButtonPara;
13  
14 typedef void (*BtnCallback)(void*);
15  
16 typedef enum {
17   PRESS_DOWN = 0,
18   PRESS_UP,
19   PRESS_REPEAT,
20   SINGLE_CLICK,
21   DOUBLE_CLICK,
22   LONG_PRESS_START,
23   LONG_PRESS_HOLD,
24   number_of_event,
25   NONE_PRESS
26 }PressEvent;
27  
28 typedef struct Button {
29   uint16_t ticks;
30   uint8_t  repeat : 4;
31   uint8_t  event : 4;
32   uint8_t  state : 3;
33   uint8_t  debounce_cnt : 3;
34   uint8_t  active_level : 1;
35   uint8_t  button_level : 1;
36   uint8_t  button_id;
37   uint8_t  (*hal_button_Level)(uint8_t button_id_);
38   BtnCallback  cb[number_of_event];
39   struct Button* next;
40 }Button;
41  
42 #ifdef __cplusplus
43 extern "C" {
44 #endif
45 void button_para_init(struct ButtonPara para);
46 void button_init(struct Button* handle, uint8_t(*pin_level)(uint8_t), uint8_t active_level, uint8_t button_id);
47 void button_attach(struct Button* handle, PressEvent event, BtnCallback cb);
48 PressEvent get_button_event(struct Button* handle);
49 int  button_start(struct Button* handle);
50 void button_stop(struct Button* handle);
51 void button_ticks(void);
52  
53 #ifdef __cplusplus
54 }
55 #endif
56  
57 #endif

  在源码文件multi_button.c中包括:

  (1)对按键时间参数进行初始化;

  (2)对按键对象结构体进行初始化,初始化成员包括按键句柄,绑定GPIO电平读取函数,设置有效触发电平;

  (3)初始化按键完成之后,进行按键绑定操作,将绑定按键结构体成员,按键触发事件,按键回调函数;

  (4)按键启动:也就是将按键加入链表当中,启动按键。这里选择的插入方式是头部插入法,在链表的头部插入按键节点,效率高,时间复杂度为O(1);

  (5)按键删除:将按键从当前链表中删除。使用到了二级指针删除一个按键元素。与链表中成员删除方法相同;

  (6)按键滴答函数:每间隔Nms触发一次按键事件,驱动状态机运行;

  (7)读取当前引脚的状态,获取按键当前属于哪种状态;

  (8)按键处理核心函数,驱动状态机。

  1 #include "multi_button.h"
  2  
  3 #define EVENT_CB(ev)   if(handle->cb[ev])handle->cb[ev]((void*)handle)
  4 #define PRESS_REPEAT_MAX_NUM  15 /*!< The maximum value of the repeat counter */
  5  
  6 static struct ButtonPara buttonpara;
  7 //button handle list head.
  8 static struct Button* head_handle = NULL;
  9  
 10 static void button_handler(struct Button* handle);
 11  
 12  
 13 void button_para_init(struct ButtonPara para)
 14 {
 15   buttonpara.ticks_interval = para.ticks_interval;
 16   buttonpara.debounce_ticks = para.debounce_ticks;
 17   buttonpara.short_ticks = para.short_ticks;
 18   buttonpara.long_ticks = para.long_ticks;
 19 }
 20 /**
 21   * @brief  Initializes the button struct handle.
 22   * @param  handle: the button handle struct.
 23   * @param  pin_level: read the HAL GPIO of the connected button level.
 24   * @param  active_level: pressed GPIO level.
 25   * @param  button_id: the button id.
 26   * @retval None
 27   */
 28 void button_init(struct Button* handle, uint8_t(*pin_level)(uint8_t), uint8_t active_level, uint8_t button_id)
 29 {
 30   memset(handle, 0, sizeof(struct Button));
 31   handle->event = (uint8_t)NONE_PRESS;
 32   handle->hal_button_Level = pin_level;
 33   handle->button_level = handle->hal_button_Level(button_id);
 34   handle->active_level = active_level;
 35   handle->button_id = button_id;
 36 }
 37  
 38 /**
 39   * @brief  Attach the button event callback function.
 40   * @param  handle: the button handle struct.
 41   * @param  event: trigger event type.
 42   * @param  cb: callback function.
 43   * @retval None
 44   */
 45 void button_attach(struct Button* handle, PressEvent event, BtnCallback cb)
 46 {
 47   handle->cb[event] = cb;
 48 }
 49  
 50 /**
 51   * @brief  Inquire the button event happen.
 52   * @param  handle: the button handle struct.
 53   * @retval button event.
 54   */
 55 PressEvent get_button_event(struct Button* handle)
 56 {
 57   return (PressEvent)(handle->event);
 58 }
 59  
 60 /**
 61   * @brief  Button driver core function, driver state machine.
 62   * @param  handle: the button handle struct.
 63   * @retval None
 64   */
 65 static void button_handler(struct Button* handle)
 66 {
 67   uint8_t read_gpio_level = handle->hal_button_Level(handle->button_id);
 68  
 69   //ticks counter working..
 70   if((handle->state) > 0) handle->ticks++;
 71  
 72   /*------------button debounce handle---------------*/
 73   if(read_gpio_level != handle->button_level) { //not equal to prev one
 74     //continue read 3 times same new level change
 75     if(++(handle->debounce_cnt) >= buttonpara.debounce_ticks) {
 76       handle->button_level = read_gpio_level;
 77       handle->debounce_cnt = 0;
 78     }
 79   } else { //level not change ,counter reset.
 80     handle->debounce_cnt = 0;
 81   }
 82  
 83   /*-----------------State machine-------------------*/
 84   switch (handle->state) {
 85   case 0:
 86     if(handle->button_level == handle->active_level) {  //start press down
 87       handle->event = (uint8_t)PRESS_DOWN;
 88       EVENT_CB(PRESS_DOWN);
 89       handle->ticks = 0;
 90       handle->repeat = 1;
 91       handle->state = 1;
 92     } else {
 93       handle->event = (uint8_t)NONE_PRESS;
 94     }
 95     break;
 96  
 97   case 1:
 98     if(handle->button_level != handle->active_level) { //released press up
 99       handle->event = (uint8_t)PRESS_UP;
100       EVENT_CB(PRESS_UP);
101       handle->ticks = 0;
102       handle->state = 2;
103     } else if(handle->ticks > buttonpara.long_ticks) {
104       handle->event = (uint8_t)LONG_PRESS_START;
105       EVENT_CB(LONG_PRESS_START);
106       handle->state = 5;
107     }
108     break;
109  
110   case 2:
111     if(handle->button_level == handle->active_level) { //press down again
112       handle->event = (uint8_t)PRESS_DOWN;
113       EVENT_CB(PRESS_DOWN);
114       if(handle->repeat != PRESS_REPEAT_MAX_NUM) {
115         handle->repeat++;
116       }
117       EVENT_CB(PRESS_REPEAT); // repeat hit
118       handle->ticks = 0;
119       handle->state = 3;
120     } else if(handle->ticks > buttonpara.short_ticks) { //released timeout
121       if(handle->repeat == 1) {
122         handle->event = (uint8_t)SINGLE_CLICK;
123         EVENT_CB(SINGLE_CLICK);
124       } else if(handle->repeat == 2) {
125         handle->event = (uint8_t)DOUBLE_CLICK;
126         EVENT_CB(DOUBLE_CLICK); // repeat hit
127       }
128       handle->state = 0;
129     }
130     break;
131  
132   case 3:
133     if(handle->button_level != handle->active_level) { //released press up
134       handle->event = (uint8_t)PRESS_UP;
135       EVENT_CB(PRESS_UP);
136       if(handle->ticks < buttonpara.short_ticks) {
137         handle->ticks = 0;
138         handle->state = 2; //repeat press
139       } else {
140         handle->state = 0;
141       }
142     } else if(handle->ticks > buttonpara.short_ticks) { // SHORT_TICKS < press down hold time < LONG_TICKS
143       handle->state = 1;
144     }
145     break;
146  
147   case 5:
148     if(handle->button_level == handle->active_level) {
149       //continue hold trigger
150       if(handle->ticks > buttonpara.long_ticks) {
151       handle->event = (uint8_t)LONG_PRESS_HOLD;
152       EVENT_CB(LONG_PRESS_HOLD);
153       handle->ticks = 0;
154       }
155     } else { //released
156       handle->event = (uint8_t)PRESS_UP;
157       EVENT_CB(PRESS_UP);
158       handle->state = 0; //reset
159     }
160     break;
161   default:
162     handle->state = 0; //reset
163     break;
164   }
165 }
166  
167 /**
168   * @brief  Start the button work, add the handle into work list.
169   * @param  handle: target handle struct.
170   * @retval 0: succeed. -1: already exist.
171   */
172 int button_start(struct Button* handle)
173 {
174   struct Button* target = head_handle;
175   while(target) {
176     if(target == handle) return -1;  //already exist.
177     target = target->next;
178   }
179   handle->next = head_handle;
180   head_handle = handle;
181   return 0;
182 }
183  
184 /**
185   * @brief  Stop the button work, remove the handle off work list.
186   * @param  handle: target handle struct.
187   * @retval None
188   */
189 void button_stop(struct Button* handle)
190 {
191   struct Button** curr;
192   for(curr = &head_handle; *curr; ) {
193     struct Button* entry = *curr;
194     if(entry == handle) {
195       *curr = entry->next;
196 //      free(entry);
197       return;//glacier add 2021-8-18
198     } else {
199       curr = &entry->next;
200     }
201   }
202 }
203  
204 /**
205   * @brief  background ticks, timer repeat invoking interval 5ms.
206   * @param  None.
207   * @retval None
208   */
209 void button_ticks(void)
210 {
211   struct Button* target;
212   for(target=head_handle; target; target=target->next) {
213     button_handler(target);
214   }
215 }

三、工程代码应用

  以在freertos中应用为例,包括:

  (1)按键对象的定义及时间参数定义;

  (2)按键回调函数包括读取按键电平函数和各按键事件处理函数的编写;

  (3)按键初始化操作及启动按键功能;

  (4)在while(1)中添加按键滴答函数。

  1 #define TICKS_INTERVAL    5  //按键状态轮询周期,单位ms
  2 #define DEBOUNCE_TICKS    3  //MAX 7 (0 ~ 7) 去抖时间次数,此为15ms/TICKS_INTERVAL=3次
  3 #define SHORT_TICKS       (300 /TICKS_INTERVAL) //短按时间次数,300ms/TICKS_INTERVAL 
  4 #define LONG_TICKS        (2000 /TICKS_INTERVAL) //长按时间次数,2000ms/TICKS_INTERVAL
  5          
  6 enum Button_IDs {
  7   btn1_id,
  8   btn2_id,
  9   btn3_id,
 10 };
 11 struct ButtonPara btnpara = {TICKS_INTERVAL, DEBOUNCE_TICKS, SHORT_TICKS, LONG_TICKS};
 12 struct Button btn1;
 13 struct Button btn2;
 14 struct Button btn3;
 15  
 16 //According to your need to modify the constants.
 17  
 18 uint8_t read_button_GPIO(uint8_t button_id)
 19 {
 20   // you can share the GPIO read function with multiple Buttons
 21   switch(button_id)
 22   {
 23     case btn1_id:
 24       return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4);
 25     case btn2_id:
 26       return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3);
 27     case btn3_id:
 28       return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2);
 29     default:
 30       return 0;
 31   }
 32 }
 33  
 34 void BTN1_PRESS_DOWN_Handler(void* btn)
 35 {
 36   printf("BTN1_PRESS_DOWN_Handler!\r\n");
 37 }
 38  
 39 void BTN1_PRESS_UP_Handler(void* btn)
 40 {
 41   printf("BTN1_PRESS_UP_Handler!\r\n");
 42 }
 43  
 44 void BTN1_PRESS_REPEAT_Handler(void* btn)
 45 {
 46   printf("BTN1_PRESS_REPEAT_Handler, repeatcount = %d!\r\n",btn1.repeat);
 47 }
 48  
 49 void BTN1_SINGLE_Click_Handler(void* btn)
 50 {
 51   printf("BTN1_SINGLE_Click_Handler!\r\n");
 52 }
 53  
 54 void BTN1_DOUBLE_Click_Handler(void* btn)
 55 {
 56   printf("BTN1_DOUBLE_Click_Handler!\r\n");
 57 }
 58  
 59 void BTN1_LONG_PRESS_START_Handler(void* btn)
 60 {
 61   printf("BTN1_LONG_PRESS_START_Handler!\r\n");
 62 }
 63  
 64 void BTN1_LONG_PRESS_HOLD_Handler(void* btn)
 65 {
 66   printf("BTN1_LONG_PRESS_HOLD_Handler!\r\n");
 67 }
 68  
 69 void BTN2_SINGLE_Click_Handler(void* btn)
 70 {
 71   printf("BTN2_SINGLE_Click_Handler!\r\n");
 72 }
 73  
 74 void BTN2_DOUBLE_Click_Handler(void* btn)
 75 {
 76   printf("BTN2_DOUBLE_Click_Handler!\r\n");
 77 }
 78  
 79 void BTN3_LONG_PRESS_START_Handler(void* btn)
 80 {
 81   printf("BTN3_LONG_PRESS_START_Handler!\r\n");
 82 }
 83  
 84 void BTN3_LONG_PRESS_HOLD_Handler(void* btn)
 85 {
 86   printf("BTN3_LONG_PRESS_HOLD_Handler!\r\n");
 87 }
 88  
 89 int main(void)
 90 { 
 91   button_para_init(btnpara);
 92   button_init(&btn1, read_button_GPIO, 0, btn1_id);
 93   button_init(&btn2, read_button_GPIO, 0, btn2_id);
 94   button_init(&btn3, read_button_GPIO, 0, btn3_id);
 95  
 96   button_attach(&btn1, PRESS_DOWN,       BTN1_PRESS_DOWN_Handler);
 97   button_attach(&btn1, PRESS_UP,         BTN1_PRESS_UP_Handler);
 98   button_attach(&btn1, PRESS_REPEAT,     BTN1_PRESS_REPEAT_Handler);
 99   button_attach(&btn1, SINGLE_CLICK,     BTN1_SINGLE_Click_Handler);
100   button_attach(&btn1, DOUBLE_CLICK,     BTN1_DOUBLE_Click_Handler);
101   button_attach(&btn1, LONG_PRESS_START, BTN1_LONG_PRESS_START_Handler);
102   button_attach(&btn1, LONG_PRESS_HOLD,  BTN1_LONG_PRESS_HOLD_Handler);
103  
104   button_attach(&btn2, PRESS_REPEAT,     BTN2_PRESS_REPEAT_Handler);
105   button_attach(&btn2, SINGLE_CLICK,     BTN2_SINGLE_Click_Handler);
106   button_attach(&btn2, DOUBLE_CLICK,     BTN2_DOUBLE_Click_Handler);
107   
108   button_attach(&btn3, LONG_PRESS_START, BTN3_LONG_PRESS_START_Handler);
109   button_attach(&btn3, LONG_PRESS_HOLD,  BTN3_LONG_PRESS_HOLD_Handler);
110  
111   button_start(&btn1);
112   button_start(&btn2);
113   button_start(&btn3);
114   
115  
116   xTaskCreate((TaskFunction_t )key_task,             
117                 (const char*    )"key_task",           
118                 (uint16_t       )KEY_STK_SIZE,        
119                 (void*          )NULL,                  
120                 (UBaseType_t    )KEY_TASK_PRIO,        
121                 (TaskHandle_t*  )&KeyTask_Handler);              
122     vTaskStartScheduler();          
123 }
124  
125  
126 void key_task(void *pvParameters)
127 {
128   while(1)
129   {
130     button_ticks();
131     vTaskDelay(5);      //5ms周期轮询
132   }
133 }

四、思考

  使用中有如下问题值得思考:

  (1)组合键和矩阵按键如何实现?

  在函数uint8_t read_button_GPIO(uint8_t button_id)中进行组合键和矩阵按键返回值的自定义。

  (2)多个按键时,按键参数进行区分?

  去抖时间,短按时间,长按时间可以放在一个数组中区分,各个按键定义各自的参数。

  (3)现在按键事件较多的情况时,需要多个绑定的事件函数?

  可以将按键事件函数统一放在一个数组中进行初始化注册。


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分享一款嵌入式开源按键框架代码工程MultiButton文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-852653.html

 

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    一个完整的嵌入式系统,包括任务执行部分和人机交互部分。在前四节中,我们已经讲解了LED、LCD和按键,用这三者就能够实现一个人机交互系统,也即搭建整个嵌入式系统的框架。在后续,只要将各个功能加入到这个交互系统中,即可完成整个嵌入式系统的设计。因此,尽

    2024年02月12日
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  • 嵌入式51单片机04-矩阵按键系列

    一、矩阵按键基础知识 矩阵按键工作原理 : 逐行扫描 :通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行扫描,当低四位接收到的数据不全为1的时候,说明有按键按下,然后通过判断低四位数据中哪一位为零来判断哪一个按键被按下。 逐列扫描 :通过低四位轮流输出低电平来

    2024年02月07日
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  • 【嵌入式系统课设】单个按键控制LED灯

    合工大嵌入式系统课程设计 设计要求: 根据单个按键输入情况控制LED灯的不同显示效果。K1连续按下偶数次时,四个LED灯(LED1~LED4)按1秒(定时器中断实现)的间隔同时闪烁对应的次数,然后保持LED1和LED2常亮,LED3和LED4熄灭;K1连续按下奇数次时,四个灯按0.5秒(定时器中断实

    2024年02月12日
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  • 全志V3S嵌入式驱动开发(多按键输入驱动)

    【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】         前面我们说过,荔枝派的开发板上面,有4个按键本身不是通过gpio连接到soc上面的。它是通过ad的方法,连接到主芯片的。这个时候,不同的按键被按下的时候,就会生成不同的电压或

    2024年02月07日
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  • 【嵌入式系统与入门】Day02 Arduino 按键、蜂鸣器与湿温度传感器

    目的:控制电动机或其他电气设备运行,常用来 连通或断开 ,控制电路 原理:K1、K2、K3、K4【开关量】与数字引脚相连,通过对按键操作,展现为电平的高低 不按的情况,K1连接R1,与VCC相连,表现为高电平 按下键时,K1直接与GND相连,表现为低电平 k1被按下时,看窗口监视

    2023年04月22日
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  • 嵌入式项目分享 stm32智能运动计步系统 - 物联网 嵌入式 单片机

    🔥 这两年开始毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提升,传统的毕设题目缺少创新和亮点,往往达不到毕业答辩的要求,这两年不断有学弟学妹告诉学长自己做的项目系统达不到老师的要求。 为了大家能够顺利以及最少的精力通过毕设,学长分享优质毕业设计项目,今天

    2024年02月20日
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