基于狀態(tài)機的簡單按鍵驅(qū)動設計

　一般的按鍵驅(qū)動程序通常非常簡單。在程序中一旦檢測到按鍵輸入口為低電平時，就采用軟件延時10 ms后再次檢測按鍵輸入口。如果仍然是低電平則表示有按鍵按下，便轉(zhuǎn)入執(zhí)行按鍵處理程序；否則，當按鍵輸入口為高電平，就會放棄本次按鍵的檢測，重新開始一次按鍵檢測過程。這種方式不僅由于采用了軟件延時而使得MCU的效率降低，同時也不容易同系統(tǒng)中其他功能模塊協(xié)調(diào)工作，且系統(tǒng)的實時性也差。本文把單個按鍵作為一個簡單的系統(tǒng)，根據(jù)狀態(tài)機的原理對其動作的操作和確認的過程進行分析，并用狀態(tài)圖表示出來，然后根據(jù)狀態(tài)圖編寫出按鍵接口程序。
　　1 基于狀態(tài)機的簡單按鍵驅(qū)動設計
　　在一個嵌入式系統(tǒng)中，按鍵的操作是隨機的。為了提高CPU的工作效率，在設計按鍵驅(qū)動的時候，利用S3C2440的外部中斷來實現(xiàn)對按鍵的處理。很明顯，系統(tǒng)的輸入信號與按鍵連接的I／O口電平，“1”表示按鍵處于開放狀態(tài)，“0”表示按鍵處于閉合狀態(tài)。而系統(tǒng)的輸出信號則表示檢測和確認到一次按鍵的閉合操作，用“1”表示。
　　
　　圖1給出了一個簡單按鍵狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
　　在圖中，將1次按鍵完整的操作分解為3個狀態(tài)。其中，狀態(tài)0為按鍵的初始狀態(tài)，當按鍵輸入為“1”時，表示按鍵處于開放，輸出“0”（I／0），下一狀態(tài)仍為狀態(tài)0；當按鍵輸入為“0”時，表示按鍵閉合，但輸出還是“0”（沒有經(jīng)過消抖，不能確認按鍵真正按下），下一狀態(tài)進入狀態(tài)1。
　　狀態(tài)1為按鍵閉合確認狀態(tài)，它表示在10 ms前按鍵為閉合的，因此當再次檢測到按鍵輸入為“0”時，可以確認按鍵被按下了（經(jīng)過10 ms的消抖）；輸出“1”則表示確認按鍵閉合（0／1），下一狀態(tài)進入狀態(tài)2。而當再次檢測到按鍵的輸入為“1”時，表示按鍵可能處在抖動干擾；輸出為“0”（I／0），下一狀態(tài)返回到狀態(tài)0。這樣，利用狀態(tài)1，實現(xiàn)了按鍵的消抖處理。狀態(tài)2為等待按鍵釋放狀態(tài)，因為只有等按鍵釋放后，一次完整的按鍵操作過程才算完成。
　　對圖1的分析可知，在一次按鍵操作的整個過程中，按鍵的狀態(tài)是從狀態(tài)0→狀態(tài)1→狀態(tài)2，最后返回到狀態(tài)0的，并且在整個過程中，按鍵的輸出信號僅在狀態(tài)1時給出了唯一的一次確認按鍵閉合的信號“1”，其他狀態(tài)均輸出“0”。因此，圖1狀態(tài)機所表示的按鍵系統(tǒng)，不僅克服了按鍵抖動的問題，同時也確保在一次按鍵的整個過程中，系統(tǒng)只輸出一次按鍵閉合信號（“1”）。
　　2 具有連發(fā)功能的按鍵驅(qū)動設計
　　上面介紹的是最簡單的情況，不管按鍵被按下的時間保持多長，在這個按鍵的整個過程中都只給出了一次確認的輸出。但是有些場合為了方便使用者，根據(jù)使用者按按鍵的時間多少來確定是否按鍵“連發(fā)”。例如，在設置時鐘時，按按鍵的時間較短時，設置加1；按按鍵時間較長時，設置加10，這時就需要根據(jù)按按鍵的時間長短來確定具體輸出。圖2是將按鍵驅(qū)動設計為具有連發(fā)功能狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
　　
　　當按鍵按下后1 s內(nèi)釋放了，系統(tǒng)輸出為1；當按鍵按下后1 s沒有釋放，那么以后每隔0.5 s，輸出為2，直到按鍵釋放為止。如果系統(tǒng)輸出1，應用程序?qū)⒆兞考?；如果系統(tǒng)輸出2，應用程序?qū)⒆兞考?0。這樣按鍵驅(qū)動就有了處理連發(fā)按鍵的功能了。