Arduino esp32按键中断 防抖

文章目录

• 按键消抖

• （一）按键抖动
• （二）消抖方法
• （三） 两种常用的软件消抖方式

• （1）阻塞方式的按键消抖
• （2）状态机和定时器中断控制的按键消抖

按键消抖

（一）按键抖动

1. 按键的机械特性会导致按键信号的抖动
2. 按键的抖动会导致一次按键动作被当成多次按键，为确保MCU对按键的一次闭合仅作一次处理，必须消除按键的抖动，在按键处于稳定状态时读取按键的状态。

（二）消抖方法

1. 硬件消抖
2. 软件消抖

1. 检测出按键闭合后执行延时程序，延时时间为5ms～10ms，用于去掉前沿抖动；
2. 再次检测按键状态，如果保持闭合状态，才认为按下，并执行相应的按键任务；
3. 按键的释放可以采用延时或者循环检测的方式去掉后沿抖动；

（三） 两种常用的软件消抖方式

（1）阻塞方式的按键消抖

1. 优点：简单、便于理解
2. 缺点：阻塞方式，延时和按键松开前CPU执行空操作，浪费CPU资源
3. 示例代码

while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

    /*检测到低电平，说明按键按下*/
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET)
    {/*延时10ms，这期间不检测,防止按下瞬间的机械抖动产生高电平对检测造成干扰*/
      HAL_Delay(10);
      /*延时10ms后再检测，检测到低电平状态，说明按键稳定的按下了*/
      if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET)
      {/*执行按键按下的操作，反转LED电平状态，点亮LED灯*/
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);
      }
      /*按键是按下状态，就卡在这不动，直到按键松开*/
      while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET);
    }
  }
  /* USER CODE END 3 */

（2）状态机和定时器中断控制的按键消抖

1. 优点：非阻塞，使用定时器定时来检测测按键状态、没有空转延时，可以提高程序实时性
2. 缺点：需要使用一个定时器资源、配置较为繁琐
4. 状态转换图



5. 定时器配置方法：
   因为要每隔10ms检测一次，所以需要配置定时器每隔10ms触发一次中断
   
   因为我们在项目中一般倾向于将单片机性能发挥到极致，所以系统主频设置为F407最高支持的168MHz，APB2定时器时钟主频也被自动设置为168MHz
   激活定时器，并使能中断
   接下来我们配置定时器参数
   

这里使用TIM10作为示例，通过查阅F407系列单片机参考手册(手册编号RM0090)得知，TIM10挂载在APB2总线下，经过上面的设置，APB2总线定时器时钟频率为168Mhz

所以要根据168Mhz的时钟频率计算出TIM10的PSC和ARR值，这里补充一下定时器相关的知识：

• 定时器也叫计数器，是一个计数的外设，每个指令周期计数加1
• PSC(Prescaler)是定时器预分频系数，可以把进入此定时器的主频从总线上的定时器时钟频率分为$\frac{1}{分频系数}$，不过PSC的值是从0开始的，所以PSC值要比分频系数-1。经过上面的配置，APB2总线上的定时器主频是168MHz，也就是说每秒钟能执行$168*10^6$次指令，这个值太高，计数太快了，我们用来延时10ms显然不合适，所以要尽可能使进入此定时器的频率降低，因为PSC是个16位的值，最大能写到$2^{16}-1=65535$,是个六位数，同时到考虑计算方便，所以这里取16800-1,把频率降到$168M*\frac{1}{16800}=10000$，频率10000Hz，也就是每秒钟能计10000个数。
• ARR(AutoReload Register)决定定时器计数的最大值，计数到达这个值之后，计数值会清零，使能定时器中断后，定时器每清零一次，就会触发一次定时器中断。所以我们设置这个值的到合适大小就可以使定时器定时10ms，那么这个值该如何设置呢？经过我们上面的计算和设置，我们已经成功的将此定时器的计数频率降为10000Hz，由于$T=\frac{1}{f}$，所以计一个数的时间是$1*10^{-4}s$,我们要定时10ms，也就是$1*10^{-2}s$这个值也是从0开始的，所以这个值设为100-1。

• 补充：定时时间公式： $T(s)=\frac{(ARR+1)*(PSC+1)}{TIM\_CLK(Hz)}$

.

5. 示例代码：

1. 状态定义

typedef enum
{
    KEY_CHECK = 0,  //按键检测状态
    KEY_COMFIRM,    //按键确认状态
    KEY_RELEASE     //按键释放状态
}keyState_e;        //状态枚举变量

typedef struct
{
  keyState_e keyState; //按键状态
  uint8_t keyFlag;     //按键按下标志
}key_t;                //按键状态结构体

1. 定时器中断回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
	{
	  if(htim->Instance == TIM10)
	  {
	    switch(Key.keyState)
	    {
	      case KEY_CHECK:
	      {
	        // 读到低电平，进入按键确认状态
	        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET)
	        {
	          Key.keyState = KEY_COMFIRM;
	        }
	        break;
	      }
	      case KEY_COMFIRM:
	      {
	        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET)
	        {
	          //读到低电平，按键确实按下，按键标志位置1，并进入按键释放状态
	          Key.keyFlag = 1;
	          Key.keyState = KEY_RELEASE;
	        }
	          //读到高电平，可能是干扰信号，返回初始状态
	        else
	        {
	          Key.keyState = KEY_CHECK;
	        }
	        break;
	      }
	      case KEY_RELEASE:
	      {
	         if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port, KEY_Pin) ==  GPIO_PIN_SET)
	         {
	           // 读到高电平，说明按键释放，返回初始状态
	           Key.keyState = KEY_CHECK;       
	         }
	         break;
	      }
	      default: break;
	    }
	  }
	}

4. 定义全局按键结构体变量

key_t Key;

5. 主函数中初始化按键状态

Key.keyFlag = 0;
  Key.keyState = KEY_CHECK;

7. 主函数中开启定时器中断

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim10);

7. 获取按键状态并执行相应操作

/* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    /*直接检测按键标志状态即可*/
    if(Key.keyFlag == 1)
    {
      Key.keyFlag = 0;
      HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port,LED_G_Pin);
    }
  }
  /* USER CODE END 3 */
}