蓝桥杯嵌入式外设开发记录 - 按键模块

蓝桥杯嵌入式外设开发记录 - 按键模块

基本信息

项目	内容
开发板型号	CT117E（STM32G431RBT6）
开发环境	STM32CubeMX 6.6.1, Keil uVision5 MDK 5.38
记录日期	2025-3-4

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1. CubeMX 配置

1.1 时钟配置

打开外部时钟，设置预分频系数为 79（即 80 分频），设置计数器值为 20000，并启用自动重装载.然后在NVIC settings内打开定时器中断。

1.2 定时器中断配置

溢出时间计算公式如下：

\[\text{溢出时间} = \frac{(\text{Prescaler} + 1) \times (\text{Counter Period} + 1)}{\text{系统时钟频率}}\]

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1.3初始化定时器和中断回调函数

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); //打开定时器3 

可在： stm32g4xx_hal_tim.h 中找到回调函数：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
//然后在任.h内声明并在.c文件中使用
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM3) //20ms
    {
       KEY_SACN();
    }

}

2. 代码演进

2.1 基础按键检测 (v1.0)

void KEY_SACN()
{
    KEY[0].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port, B1_Pin);  //B1
    KEY[1].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B2_GPIO_Port, B2_Pin);  //B2
    KEY[2].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B3_GPIO_Port, B3_Pin);  //B3
    KEY[3].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port, B4_Pin);  //B4
    for(int i=0; i<4; i++)
    {
        switch(KEY[i].judge_sta)
        {
            case 0: if(KEY[i].key_sta == 0) KEY[i].judge_sta++;  //消抖
                    break;
            case 1: if(KEY[i].key_sta == 0) KEY[i].judge_sta++; //确认按下
                    else 
                    KEY[i].judge_sta=0; // 弹起，重置状态
                    break;
            case 2: if(KEY[i].key_sta == 1) 
                    {
                    KEY[i].judge_sta=0;   // 状态机归零
                    KEY[i].single_flag =1; // 单击标志位置位
                    }
                    break;
        }
    
    }
}

2.2 加入长按检测

void KEY_SACN() {   
    /* 读取四个按键的当前物理状态（假设按下为低电平）*/
    KEY[0].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port, B1_Pin);  // 读取B1按键
    KEY[1].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B2_GPIO_Port, B2_Pin);  // 读取B2按键
    KEY[2].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B3_GPIO_Port, B3_Pin);  // 读取B3按键
    KEY[3].key_sta = HAL_GPIO_ReadPin(B4_GPIO_Port, B4_Pin);  // 读取B4按键

    /* 遍历所有按键进行状态机处理 */
    for (int i = 0; i < 4; i++) {   
        switch (KEY[i].judge_sta) {
            /*--------------------------------------------------
              状态0：初次检测按键按下（消抖准备阶段）
              作用：检测按键是否被按下，启动消抖流程
            --------------------------------------------------*/
            case 0: 
                if (KEY[i].key_sta == 0) {  // 检测到按键按下信号
                    KEY[i].judge_sta = 1;    // 进入消抖确认状态
                    KEY[i].long_time = 0;    // 重置长按计时器，避免历史值干扰
                }
                break;

            /*--------------------------------------------------
              状态1：消抖确认阶段
              作用：确认是否为有效按下（非抖动）
            --------------------------------------------------*/
            case 1: 
                if (KEY[i].key_sta == 0) {   // 持续检测到按下
                    KEY[i].judge_sta = 2;    // 确认有效按下，进入长按检测状态
                } else {                     // 按键已释放（抖动导致）
                    KEY[i].judge_sta = 0;    // 返回初始状态
                }
                break;

            /*--------------------------------------------------
              状态2：长按检测阶段
              作用：计时检测长按事件，处理释放时的单击事件
            --------------------------------------------------*/
            case 2: 
                if (KEY[i].key_sta == 0) {   // 按键仍被按住
                    KEY[i].long_time++;      // 增加长按计时
                    /* 达到长按阈值（例如24≈240ms，假设每10ms扫描一次）*/
                    if (KEY[i].long_time > 24) { 
                        KEY[i].judge_sta = 3; // 进入长按锁定状态
                    }
                } else {                     // 按键已释放
                    KEY[i].single_flag = 1;  // 标记单击事件
                    KEY[i].judge_sta = 0;    // 返回初始状态
                }
                break;        

            /*--------------------------------------------------
              状态3：长按锁定状态
              作用：等待按键释放后触发长按事件
            --------------------------------------------------*/
            case 3: 
                if (KEY[i].key_sta == 1) {   // 检测到按键释放
                    KEY[i].judge_sta = 0;    // 返回初始状态
                    KEY[i].long_flag = 1;    // 标记长按事件
                }
                break;
        } // End of switch
    } // End of for
} // End of KEY_SACN

代码说明:

• long_time 变量用于记录按键按下的时间。
• 在case 2中，如果按键持续按下，long_time 递增。如果按键释放，则根据 long_time 的值判断是长按还是短按。
• long_flag 用于标记长按事件。
• single_flag 用于标记短按事件。

2.3 加入双击检测

// TODO: 实现双击检测功能

待办事项：

• 实现双击检测逻辑。
• 可以考虑引入一个时间窗口，在短时间内检测到两次短按则认为是双击。

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