固件#04--STM32L073RZ-Nucleo按键状态机

来源：互联网发布：自由风软件编辑：程序博客网时间：2024/05/24 06:39

状态机是一种思想方法

状态机由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心。

状态机简写为FSM（Finite State Machine），主要分为2大类：

第一类，若输出只和状态有关而与输入无关，则称为Moore状态机
第二类，输出不仅和状态有关而且和输入有关系，则称为Mealy状态机

有限状态机

是表示有限多个状态以及在这些状态之间转移和动作的数学模型。

思想广泛应用于硬件控制电路设计，也是软件上常用的一种处理方法(软件上称为FMM–有限消息机)。它把复杂的控制逻辑分解成有限个稳定状态，在每个状态上判断事件，变连续处理为离散数字处理，符合计算机的工作特点。

同时，因为有限状态机具有有限个状态，所以可以在实际的工程上实现。但这并不意味着其只能进行有限次的处理，相反，有限状态机是闭环系统，有限无穷，可以用有限的状态，处理无穷的事务。

按键状态机

按键的扫描方式主要有下面几种：

死循环扫描方式：这种扫描方式，一般出现在大量的单片机或开发板的配套例程里面。这种方法最大的缺点就是占用CPU时间过长。当功能比较多的时候，就会造成系统比较卡顿的现象，使系统运行不流畅，造成的原因就是delay_ms(20)，因为在延时的20ms里面，CPU完全是死等在那里。
中断方式：这种按键扫描方式一般是利用外部中断来实现，因为外部中断一般具有上升沿触发中断、下降沿触发中断、高电平触发中断、低电平触发中断等，外部中断检测到该信号后，进入外部中断处理程序，从而实现按键扫描。缺点是一般MCU的外部中断口不多。
ADC检测按键：这种方法一般是使用在具有ADC功能的单片机上，当IO口不足时，可以使用一个AD口来检测按键，每个按键按下时，AD采集到的数据不一样，从而来实现按键的检测。
定时器定时扫描方式：这种方法和方法1有点类似，只是不会像方法1那样死等在那里消耗MCU运行时间，而是通过定时器扫描来实现。首先，MCU检测到按键后，定时器定时，达到一定时间后，继续扫描按键是否按下，然后计时按键按下的时间，当20ms以后按键还是按下状态，则执行按键操作，反之则认为是抖动。

STM32L073RZ-Nucleo状态机实例

以按键检测这个事件为例，可以把我们按按钮这个事件分成四个状态 ①松开态 ②抖动态 ③按下态 ④长按态.

根据原理图，按键松开状态为1 按下为0. 每10ms检测一次按键电平，当前状态也随之改变（可能相同也可能变为另一状态）。

    /* 定义一个枚举类型列出该系统所有状态 */    typedef enum    {        NoKeyDown = 0,        KeySureDown=1 ,        OnceKeyDown=2,        ContiousKeyDown=3,    }StateStatus;

main函数：

    int main(void)    {      HAL_Init();      /* Configure the system clock to 2 MHz */      SystemClock_Config();      /* Configure LED2 */      BSP_LED_Init(LED2);      BSP_PB_Init(BUTTON_USER, BUTTON_MODE_GPIO);        /* Compute the prescaler value to have TIMx counter clock equal to 10000 Hz */      uwPrescalerValue = (uint32_t)(SystemCoreClock / 10000) - 1;//199      /* Set TIMx instance */      TimHandle.Instance = TIMx;      //中断服务程序间隔时间为      //时间=1/频率×次数      //((1+TIM_Prescaler )/2M)*(1+TIM_Period )      //((1+199)/2M)*(1+99)=10ms  配置系统10ms产生一次中断      TimHandle.Init.Period            = 100 - 1;      TimHandle.Init.Prescaler         = uwPrescalerValue;      TimHandle.Init.ClockDivision     = 0;      TimHandle.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;      if (HAL_TIM_Base_Init(&TimHandle) != HAL_OK)      {        /* Initialization Error */        Error_Handler();      }      /*##-2- Start the TIM Base generation in interrupt mode ####################*/      /* Start Channel1 */      if (HAL_TIM_Base_Start_IT(&TimHandle) != HAL_OK)      {        /* Starting Error */        Error_Handler();      }      while (1)      {      }    }

定时器中断函数(CPU每10ms调用一次中断服务程序，按键抖动一般为5到10ms 按一次按键的时间一般为20到30ms）:

    void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)    {        uint32_t key=0;      key=ReadKeyStatus();       if(key == OnceKeyDown)       {          HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);//短按灭灯       }       else if(key == ContiousKeyDown)       {          HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);//长按亮灯       }    }

按键函数：

    StateStatus ReadKeyStatus(void)    {        static StateStatus state = NoKeyDown;        static int TimeCount = 0;        int KeyPress = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_13);   //读取按键输入,根据自己按键端口配置参数GPIOx，GPIO_Pin_n        StateStatus KeyReturn = NoKeyDown;        switch(state)        {            case NoKeyDown:                if(!KeyPress)                {                    state = KeySureDown;                }                break;            case KeySureDown:    // 确认消抖                if(!KeyPress)                {                    state = OnceKeyDown;                    TimeCount = 0;                }                else                {                    state = NoKeyDown;                }                break;            case OnceKeyDown:                if(KeyPress)    //如果按键松开，则认为是正常按下                {                    state = NoKeyDown;                    KeyReturn = OnceKeyDown;                }                /* 如果按键1s没松开则认为是长按状态 */                else if(++TimeCount >= 100)                {                    state = ContiousKeyDown;                    TimeCount = 0;                    KeyReturn = ContiousKeyDown;                }                break;            case ContiousKeyDown:                if(KeyPress)                {                    state = NoKeyDown;                    KeyReturn = NoKeyDown;                }                /* 按键持续状态0.5s */                else if(++TimeCount>50)                {                    KeyReturn = ContiousKeyDown;                    TimeCount = 0;                }                else                {                    KeyReturn = NoKeyDown;                }                break;        }        return KeyReturn;         }

查看整个项目代码：
https://github.com/tclxspy/Articles/tree/master/firmware/projects/LED_FSM

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