文章目录

一、有限状态机（FSM）简介二、按键的状态机1. 按键的状态2. 按键的动作3. 按键的状态转换图2. 按键事件与定时器应用 三、状态图与事件四、程序设计1. 枚举变量：按键状态与事件2. 定义状态3. 事件的检测4. 事件处理（禁止/启用重复触发） 五、程序源码六、测试七、改进

一、有限状态机（FSM）简介

有限状态机FSM(Finite State Machine)，通常指任意一个时刻在一种状态之中，不同状态的转移是通过动作来触发的，不同状态下，不同动作将触发不同的状态转移，当然也可以不发生转移。

二、按键的状态机

1. 按键的状态

常用的按键只有2个状态，按下（press）和抬起（release）

2. 按键的动作

常用的按键只有2个动作：按下和抬起

3. 按键的状态转换图

当按键被按下时候，它的状态为按下，当按键松开时，它的状态为松开：

2. 按键事件与定时器应用

通常按键事件有短按和长按，本文定义了五种按键事件：

事件（action）描述无事件按键没有动作发生按下按键被按下(按下时间<1s)短按（单击）按键被按下又抬起（按下时间<1s）长按（长单击）按键被按下又抬起（按下时间>1s）长按中按键被按下(按下时间>1s)

可以发现，按键只有按下抬起两种动作和状态，但是可以产生五种事件，甚至可以更多，这些事件是根据按下的时长来区分的。所以，本文需要一个定时器，在按键第一次被按下时，记录时间，通过不断与后续的动作（按下或抬起）比较，即可区分各种状态

三、状态图与事件

如上所示，可综合绘制状态装换图与事件产生的条件：

四、程序设计

为简化程序，本文使用电容触摸模块，固不讨论按键抖动，程序也无滤波部分。另外，当电容被触摸时候，输出高电平，当电容未被触摸时，输出低电平。

1. 枚举变量：按键状态与事件

//按键状态 enum btn_sta{ RELEASE = 0, PRESSED = 1 }; //按键事件 enum { ACT_NO = 0, ACT_PRESS, ACT_SHORT_CLICKED, ACT_LONG_CLICKED, ACT_LONG_PRESSING, }_btn_evt;

首先将按键状态与按键事件通过枚举变量的形式表达，提高程序的可读性。

2. 定义状态

static enum btn_sta _cur_sta = RELEASE, _last_sta = RELEASE;

在状态机中，状态的转移需要当前状态，所以定义_cur_sta来存储，同时，事件的产生需要和上一状态对比，所以需要_last_sta来存储，在程序中，当一次读取按键结束后，当前的状态值，就成为了上次状态的值。

3. 事件的检测

关键变量定义完成以后，就需要具体的程序逻辑实现，通常状态机可以用swich case和if语句来实现：

_cur_sta = (enum btn_sta)GET_BTN_STA(); //获取当前按键的动作,读取IO的值 if(_last_sta == RELEASE) //上次状态释放 { switch (_cur_sta) { case RELEASE: //当前状态为释放 _btn_evt = ACT_NO; //一直释放状态：无事件 break; case PRESSED: //当前状态为按下 _btn_evt = ACT_PRESS; //释放到按下：按下动作 time_last = HAL_GetTick(); //记录时刻 break; } } else if(_last_sta == PRESSED) //上次状态为抬起 { switch (_cur_sta) { case RELEASE: //当前状态为释放 if(HAL_GetTick() - time_last > 1000) { _btn_evt = ACT_LONG_CLICKED; //间隔<1s,短按（单击） } else { _btn_evt = ACT_SHORT_CLICKED; //间隔>1s,长按（长单击） } break; case PRESSED: //当前事件为按下 if(HAL_GetTick() - time_last > 1000) { _btn_evt = ACT_LONG_PRESSING; //事件间隔>1s，长按中 } break; } } _last_sta = _cur_sta; //本次状态更新为上一次状态， //为下次扫描做准备

4. 事件处理（禁止/启用重复触发）

当获取一次事件以后，需要对各个事件进行处理，首先需要定一个各个处理函数：

void btn_evt_proc_short_click(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_long_click(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_long_pressing(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_press(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); }

接着使用switch语句可以很简单的处理各个事件：

switch(_btn_evt) { case ACT_NO: break; case ACT_SHORT_CLICKED: btn_evt_proc_short_click(); break; case ACT_LONG_CLICKED: btn_evt_proc_long_click(); break; case ACT_PRESS: btn_evt_proc_press(); break; case ACT_LONG_PRESSING: btn_evt_proc_long_pressing(); break; } return;

由于程序会不断的扫描按键，考虑一种情况：当用户按下按键时候，程序就会不断的检测到按下事件，用户若长时间不松开，程序还将一直检测到ACT_LONG_PRESSING（长按中）事件，那么程序将不断的调用btn_evt_proc_long_pressing();，若你需要在这个过程中，只调用一次函数，那么可以设计程序，禁止重复触发，注意到以下程序片段需要添加到按键事件处理之前：

#define BAN_DECT_REPET 1 #if BAN_DECT_REPET uint8_t static last_evt = 0; if(last_evt == _btn_evt) { last_evt = _btn_evt; //若本次事件和上次相同 return; //程序返回 } last_evt = _btn_evt; #endif

可以看到，当 BAN_DECT_REPET 为1时候，程序将会被程序，若2次事件一致，程序将返回（提前返回），此时，程序处理函数将不会被触发。

五、程序源码

程序完整源码（File：button.c）：

/****************************************************************************************** * @File: button.c * @Data：2020年7月2日 * @by ：YonasLuo * @ver ：1.0 ******************************************************************************************/ #include "button.h" #include "stdio.h" #include "main.h" #include "gpio.h" /****************************************************************************************** * @buttonCode ******************************************************************************************/ #define GET_BTN_STA() (HAL_GPIO_ReadPin(btn_GPIO_Port, btn_Pin)) #define BAN_DECT_REPET (1) //1:repet dectect 0: ban repet dectect /****************************************************************************************** * @API ******************************************************************************************/ void btn_evt_proc_short_click(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_long_click(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_long_pressing(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } void btn_evt_proc_press(void) { printf("%s\r\n",__FUNCTION__); } /****************************************************************************************** * @buttonCode ******************************************************************************************/ enum btn_sta{ RELEASE = 0, PRESSED = 1 }; enum { ACT_NO = 0, ACT_PRESS, ACT_SHORT_CLICKED, ACT_LONG_CLICKED, ACT_LONG_PRESSING, }_btn_evt; static enum btn_sta _cur_sta = RELEASE, _last_sta = RELEASE; static uint16_t time_last = 0; void btn_proc_poll(void) { _cur_sta = (enum btn_sta)GET_BTN_STA(); if(_last_sta == RELEASE) { switch (_cur_sta) { case RELEASE: _btn_evt = ACT_NO; break; case PRESSED: _btn_evt = ACT_PRESS; time_last = HAL_GetTick(); break; } } else if(_last_sta == PRESSED) { switch (_cur_sta) { case RELEASE: if(HAL_GetTick() - time_last > 1000) { _btn_evt = ACT_LONG_CLICKED; } else { _btn_evt = ACT_SHORT_CLICKED; } break; case PRESSED: if(HAL_GetTick() - time_last > 1000) { _btn_evt = ACT_LONG_PRESSING; } break; } } _last_sta = _cur_sta; #if BAN_DECT_REPET uint8_t static last_evt = 0; if(last_evt == _btn_evt) { last_evt = _btn_evt; return; } last_evt = _btn_evt; #endif switch(_btn_evt) { case ACT_NO: break; case ACT_SHORT_CLICKED: btn_evt_proc_short_click(); break; case ACT_LONG_CLICKED: btn_evt_proc_long_click(); break; case ACT_PRESS: btn_evt_proc_press(); break; case ACT_LONG_PRESSING: btn_evt_proc_long_pressing(); break; } return; } /***************************** END OF FILE *****************************/

六、测试

... void main(void) { .... extern void btn_proc_poll(void ); while (1) { btn_proc_poll(); } .... }

测试函数时，在main()中不断调用处理函数btn_proc_poll()即可

七、改进

这个程序最明显的问题是移植不够简便：

它使用了系统函数HAL_GetTick()，对于不同的工程，获取计数的函数通常是不同的，其值的单位也可能不是毫秒。用户需要在button.c 中添加自己的函数处理长按间隔时间未使用宏定义，若要修改间隔时间，需要每处都进行修改

对于第1，第2个问题，通常可以使用函数指针，或者说回调函数来解决，其思路是设计一个指针，指向一个函数，这个指针在按键程序模块初始化的时候被传入，此时用户只需要将函数指针传入即可，无需改动此文件。这边降低了程序的耦合性。