编程技巧——非阻塞式编程_非阻塞编程-优快云博客

一、非阻塞式按键控制LED闪烁

按键按下时由于弹片的抖动，会有一瞬间是开合开合，处于不稳定的状态，这种叫做按键的抖动，按键消抖分为硬件消抖和软件消抖，硬件消抖就是增加一个电容消除抖动是产生的杂波，而软件消抖就是在检测到按键被按下之后的一小段时间之后，再检测信号，如果信号跟上次信号不一致，则认为是抖动，不给予处理，如果前后一致，则说明按键被按下。
按键的消抖要求不能阻塞主程序，按键灵敏。所以我们使用延迟的方式则不合适，会阻塞主程序的运行，所以下列使用定时器来做为按键的消抖。
LED的控制也是不能阻塞主程序的运行，点亮LED之后，程序继续往下运行，等到时间之后再来关闭LED，如此反复控制，不会造成阻塞。

1、流程

LED初始状态熄灭→按键按下切换到常亮→再按下切换到慢闪（亮500ms灭500ms）→再按下切换到快闪（亮50ms灭50ms）→再按下切换为点闪（亮100ms灭900ms）→再按下变为初始状态熄灭。

2、阻塞和非阻塞

1. 阻塞：执行某段程序时，CPU因为需要等待延时或者等待某个信号而被迫处于暂停状态一段时间，程序执行时间较长或者时间不定。

阻塞式写法，当按下按键时，绿色LED灯开始慢闪，再按一下时，LED灯关不掉，需要长按才可以关闭LED，原因是因为当LED在闪烁时，按下按键时刚好程序处于阻塞函数（Delay_ms(500)）中，检测不到按键被按下，所以表现为不灵敏。接上OLED屏幕查看while循环的次数时，当按住按键时，循环次数不增加，因为此时处于按键的检测程序中，此程序为阻塞程序。

按键部分的阻塞程序：

uint8_t KEY_getKeyNumber(void) {
    uint8_t state = 0;
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0) {
        Delay_ms(3);
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0);
        Delay_ms(3);
        state = 1;
    }
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 0) {
        Delay_ms(3);
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 0);
        Delay_ms(3);
        state = 2;
    }
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0) {
        Delay_ms(3);
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0);
        Delay_ms(3);
        state = 3;
    }
    
    return state;
}

主函数中的LED部分的阻塞函数：

uint16_t i;
uint8_t keyNum;
uint8_t onFlag;


int main(void) {
    OLED_init();               
    LED_init();
    KEY_init();
    
    OLED_showString(1, 1, "number:");
    
    while (1) {
        i ++;
        OLED_showNum(1, 8, i, 5);
        
        keyNumber = KEY_getKeyNumber();
        
        if (keyNumber == 1) {
            onFlag = !onFlag;
        }if (onFlag == 1) {
            LED_greenOn();
            Delay_ms(500);
            LED_greenOff();
            Delay_ms(500);
        } else {
            LED_greenOff();
        }
    }
}

2. 非阻塞：执行某段程序时，CPU不会等待，程序很快执行结束。

按键非阻塞式写法，利用定时器定时1ms触发一次中断，在中断里面调用按键的检测函数，而按键的检测函数每20ms读取按键的状态，来判断按键是否被按下。这样就不会阻塞程序。

读取按键的状态函数：

uint8_t Key_Getstate(void) {
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0) {
        return 1;
    }
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 0) {
        return 2;
    }
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_14) == 0) {
        return 3;
    } 
    
    else {
        return 0;
    }
}

1ms的中断函数，每1ms调用1次按键检测函数Key_Tick();：

void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) {
        Key_Tick();
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}

按键检测函数：

void Key_Tick(void) {
    static uint8_t count;
    static uint8_t currentState;        //当前状态
    static uint8_t beforeState;         //上次状态
    
    count ++;
    if (count >= 20) {
        count = 0;
        
        beforeState = currentState;       //将当前状态传递给上次状态
        currentState = Key_Getstate();    //读取当前状态，然后两个状态进行对比
        
        if (beforeState != 0 && currentState == 0) {    //如果上一次状态不等于0切当前状态等于0，说明按键被按下
            keyNumber = beforeState;                    //确人按键被按下之后，读取是哪个按键的键码 
        }
    }
}

获取键码：

/* 检测哪个按键被按下 */
uint8_t Key_getKeyNumber(void) {
    uint8_t temprorary = 0;
    
    temprorary = keyNumber;
    keyNumber = 0;                  //将键码赋值给临时变量，然后键码清零，不然会影响到下次的按键检测
    
    return temprorary;              //返回键码
}

主函数不需要改动，因为我们是改动底层逻辑的函数，运用层的函数我们没有改动，下载程序看到的现象是：按键灵敏，不存在按下每反应，就算按住按键不松手，OLED的i变量的读数也会一直网上加，说明按键程序没有阻塞到主函数的循环，点亮LED之后，读书变化缓慢，说明LED还是阻塞主程序，继续对LED程序进行改造。

LED非阻塞闪烁程序，思路跟按键的程序差不多，点亮LED之后，程序继续做其他事情，等到设置的时间到了之后，再回来关闭LED即可。

LED我们分为5个模式，模式0熄灭，模式1常亮，模式2亮500ms灭500ms，模式3亮50ms灭50ms，模式4亮100ms灭500ms，我们先编写设置模式的函数：

uint8_t led1_Mode;

void LED1_setMode(uint8_t mode) {
    led1_Mode = mode;
}

跟按键的检测函数相似，我们也可以写一个LED灯的控制函数，利用定时器定时1ms触发一次中断，中断函数中调用这个控制函数，调用1次就计数值+1，计数值加到我们所设置的时间节点就可以去控制LED的切换模式，这样就不会阻塞主程序：

uint16_t led1Count；

void LED_Tick(void) {
    switch (led1_Mode) {
        case 0 :
            LED1_Off();
            break;
        
        case 1 :
            LED1_On();
            break;
        
        case 2 :
            led1Count ++;
            if (led1Count >= 1000) {led1Count = 0;}
        
            if (led1Count < 500) {
                LED1_On();
            } else {
                LED1_Off();
            }
            break;
        
        case 3 :
            led1Count ++;
            if (led1Count >= 100) {led1Count = 0;}
        
            if (led1Count < 50) {
                LED1_On();
            } else {
                LED1_Off();
            }
            break;
        
        case 4 :
            led1Count ++;
            if (led1Count >= 1000) {led1Count = 0;}
        
            if (led1Count < 100) {
                LED1_On();
            } else {
                LED1_Off();
            }
            break;
    }
}

将上面的函数放在定时器中断函数中，每1ms调用1次此函数。

void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) {
        Key_Tick();
        LED_Tick();
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
    }
}

我们将主函数关于LED灯函数修改一下，使之不阻塞程序，并加上OLED显示while循环次数，方便观察程序是否发生阻塞现象：

uint16_t i;
uint8_t led1Mode;
uint8_t keyNum;


int main(void) {
    OLED_init();               
    LED_init();
    Key_init();
    Timer_Init();
    
    OLED_showString(1, 1, "number:");
    OLED_showString(2, 1, "led1mode:");
    
    while (1) {
        OLED_showNum(1, 8, i++, 5);
        OLED_showNum(2, 10, led1Mode, 1);
        
        keyNum = Key_getKeyNumber();
        
        if (keyNum == 1) {
            led1Mode ++;
            if (led1Mode > 4) {led1Mode = 0;}
            
            LED1_setMode(led1Mode);
        }
    }
}