STM32 软件按键消抖

###引言
通常按键所用的开关都是机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上就稳定的接通,在断开时也不会一下子彻底断开,而是在闭合和断开的瞬间伴随了一连串的抖动,如图1所示。

![抖动](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMTIxMTgwOTI3MTgy?x-oss-process=image/format,png)
图1

###分析
按键稳定闭合时间长短是由操作人员决定的,通常都会在 100ms 以上,刻意快速按的话能达到 40-50ms 左右,很难再低了。抖动时间是由按键的机械特性决定的,一般都会在 10ms以内,为了确保程序对按键的一次闭合或者一次断开只响应一次,必须进行按键的消抖处理。

###方法一
在绝大多数情况下,我们是用软件即程序来实现消抖的。最简单的消抖原理,就是当检测到按键状态变化后,先等待一个 10ms 左右的延时时间,让抖动消失后再进行一次按键状态检测,如果与刚才检测到的状态相同,就可以确认按键已经稳定的动作了。实际应用中,这种做法局限性大(实时性差)。

###方法二
启用一个定时中断,每 2ms 进一次中断,扫描一次按键状态并且存储起来,连续扫描 8 次后,看看这连续 8 次的按键状态是否是一致的。8 次按键的时间大概是 16ms,这 16ms 内如果按键状态一直保持一致,那就可以确定现在按键处于稳定的阶段,而非处于抖动的阶段,如下图2所示。

![抖动过程](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMTIxMTgwODE1MDE1?x-oss-process=image/format,png)
图2

###代码片

//外部中断触发(下降沿)
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
	if ( RESET != EXTI_GetFlagStatus( EXTI_Line5 ) )
	{
		static u32 lasttime = 0;
		
		if( (g_tickCount - lasttime) > 100 )
		{
			TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
			lasttime = g_tickCount;
		}
		EXTI_ClearITPendingBit( EXTI_Line5 );
	}
}
/* Tim2 部分中断服务函数 */
void TIM2_IRQHandler(void)//250us
{	
	if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
	{
		T_250us_cnt++;
		if ( T2_250us_cnt >= 8 )//2ms IRQ
		{
			T2_250us_cnt = 0;
			static u8 Keybuf1 = 0xff;
					
			Keybuf1 = ( ( Keybuf1 << 1 ) | GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG,GPIO_Pin_5) );//缓存区左移1位,并将当前值移入最低位
		
			if ( 0x00 == Keybuf1 )//连续8次扫描都为0,即16毫秒内都检测到按下状态,即认为按键按下
			{
				Key1Sta = 0;
			}
			else if ( 0xff == Keybuf1 )//按键弹起
			{
				Key1Sta = 1;
			}
			//else 其它情况则说明按键状态尚未稳定,则不对 KeySta 变量值进行更新
				//Key1Sta = 1;//default value	
		}
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_FLAG_Update);
	}
}
### STM32 按键软件实现方法 #### 阻塞方式的按键 在阻塞方式下,当检测到按键状态变化时,程序会进入一个延时函数等待一段时间后再重新读取按键的状态。如果在这段时间内按键保持稳定不变,则确认为有效按压。 ```c #include "stm32f1xx_hal.h" #define KEY_PIN GPIO_PIN_0 #define KEY_PORT GPIOA void Key_Init(void){ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = KEY_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(KEY_PORT, &GPIO_InitStruct); } uint8_t Get_Key_State(void){ uint8_t key_state = 0; if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN) == RESET){ // 当按键按下时 HAL_Delay(20); // 延迟去时间 if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN) == RESET)// 再次确认按键是否仍然处于按下状态 key_state = 1; // 如果是则返回按键已按下标志 while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN) == RESET);// 等待按键弹起再退出循环 } return key_state; } ``` 此代码实现了简单的阻塞型按键逻辑[^2]。 #### 使用定时器中断的方式进行按键 另一种更高效的方法是在不阻塞主程序的情况下利用定时器来完成按键工作。这种方法通过设置一定间隔触发的定时器事件,在每次计时期满后检查按键状态的变化情况并记录下来;只有连续几次都相同的结果才会被认为是有效的输入信号。 ```c // 定义全局变量用于存储当前和上一次按键状态以及计数器 volatile static uint8_t current_key_status = 0; volatile static uint8_t last_key_status = 0; volatile static uint8_t debounce_counter = 0; void TIM2_IRQHandler(void){ /* 清除TIM2更新中断标志 */ __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE); // 获取当前按键状态 current_key_status = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN)? 0 : 1; // 判断是否有按键状态改变发生 if(current_key_status != last_key_status){ debounce_counter++; if(debounce_counter >= DEBOUNCE_THRESHOLD){ // 达到了设定阈值才认为是真的改变了 last_key_status = current_key_status; if(last_key_status == 1) printf("Key Pressed\n"); else printf("Key Released\n"); debounce_counter = 0; // 记录次数清零 } }else{ debounce_counter=0; // 若无变化则重置计数器 } } ``` 这段代码展示了基于定时器中断机制下的非阻塞性按键方案。
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