上篇文章,以按鍵消抖功能,介紹了狀態機的基本原理與使用方法。
上篇的狀態圖如下:

由于只檢測按下與松開,并具備按鍵消抖功能,因此用到了如上的4個狀態,按下抖動和松開抖動是兩個獨立的狀態,并且這兩個抖動的狀態,也是可以在多次循環中連續運行的,這個狀態機的循環周期設置的為10ms,當在抖動狀態連續檢測到某一電平5次后,即認為消抖完成,進入下一個穩定狀態。
對于同一個功能,狀態圖不是一成不變的,對于按鍵消抖,還可以將兩個抖動狀態共用一個抖動狀態來表示。
1 消抖狀態簡化
1.1 狀態圖
將按下抖動與松開抖動共用一個抖動狀態來表示,同時需要將狀態機的循環周期設置為50ms,這樣,抖動狀態只需經過一次,通過電平高低即可判定是否真的為按鍵抖動。簡化后的狀態圖如下:

為了能在抖動狀態時,區分前一狀態是松開還是按下,進而判斷此次是抖動還是按鍵真的動作,需要增加一個狀態來記錄前一狀態
KEY_STATUS g_keyStatus = KS_RELEASE; //當前循環結束的(狀態機的)狀態
KEY_STATUS g_nowKeyStatus = KS_RELEASE; //當前狀態(每次循環后與g_keyStatus保持一致)
KEY_STATUS g_lastKeyStatus = KS_RELEASE; //上次狀態(用于記錄前一狀態以區分狀態的來源)
注意:此處的g_lastKeyStatus用于記錄前一狀態,上篇文章中也有這個變量,但作用不同,上篇文章中此變量的作用與此處的g_nowKeyStatus作用相同。
1.2 代碼
對照簡化后的狀態圖,編寫對應的狀態機邏輯代碼:
void key_status_check()
{
switch(g_keyStatus)
{
//按鍵釋放(初始狀態)
case KS_RELEASE:
{
//檢測到低電平,先進行消抖
if (KEY0 == 0)
{
g_keyStatus = KS_SHAKE;
}
}
break;
//抖動
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;
//穩定短按
case KS_PRESS:
{
//檢測到高電平,先進行消抖
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變量的作用。
1.3 測試

2 增加長按功能
在檢測按下與松開的基礎上,再增加長按功能,在狀態圖中需要增加一個長按狀態。然后,對照著狀態圖修改代碼即可。
同樣,根據是否需要區分兩種抖動狀態以及狀態機循環周期的不同,可以有兩種狀態圖。
2.1 未簡化的狀態圖
先來看一下循環周期10ms,區分按下抖動與松開抖動這種情況增加長按功能后的狀態圖:

狀態圖理清邏輯后,根據狀態圖,修改對應的代碼即可,這里不再貼代碼,完整代碼可去我的代碼倉庫查看(文末閱讀原文直達~)
2.2 簡化的狀態圖
下面再來看簡化消抖狀態的具體長按功能的狀態機圖:

對比可以發現,簡化的狀態圖,狀態可以少一個,不過抖動的狀態,會有更多的輸入和輸出,因為目前每隔狀態都有經過這個狀態。
如果對于抖動檢測的要求不高,也可以只保留按下抖動的邏輯,松開抖動的分支去掉,直接跳到松開狀態,可以再次簡化狀態邏輯。
2.3 代碼
根據狀態圖圖,編寫對應的狀態機邏輯代碼,如下:
void key_status_check()
{
switch(g_keyStatus)
{
//按鍵釋放(初始狀態)
case KS_RELEASE:
{
//檢測到低電平,先進行消抖
if (KEY0 == 0)
{
g_keyStatus = KS_SHAKE;
}
}
break;
//抖動
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;
//穩定短按
case KS_SHORT_PRESS:
{
//檢測到高電平,先進行消抖
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;
//穩定長按
case KS_LONG_PRESS:
{
//檢測到高電平,先進行消抖
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,在抖動狀態,當檢測為高電平(按鍵松開),不管前一狀態是短按還是長按,下一狀態都是松開狀態。
2.4 測試

3 總結
本篇繼續介紹狀態機的使用,在上篇的基礎上,通過簡化按鍵去抖邏輯,并增加按鍵長按功能,進一步介紹狀態圖的修改與狀態機代碼的實現,并通過實際測試,演示狀態機的運行效果。
審核編輯 黃昊宇
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