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[资料分享] MSP430程序库---按键

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一粒金砂(高级)

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发表于 2019-12-10 20:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

按键是单片机系统最常用的输入设备之一;几乎是只要需要交互输入,就必须有键盘。这篇博客实现了一个通用的键盘程序,只要提供一个读取键值的函数(底层键值),程序将完成消抖、存入队列等一些列处理。同时本程序提供最常用的4*4矩阵键盘的程序,和4个按键的程序。

  1. 硬件介绍:

    本文主要实现了一个键盘的通用框架,可以很方便的改为不同的键盘函数,这里实现了两种按键4个单独按键和4*4行列扫描的键盘。

    4个按键的是这样的:四个按键分别一端接地,另一端接上拉电阻后输入单片机的P1.0-P1.3口;这样,按键按下时,单片机接到低电平,松开时单片机输入信号有上拉电阻固定为高电平。

    4*4的按键:行输入信号配有桑拉电阻,无按键时默认电平高电平;列扫描信号线直接接到按键列线;读键时,列扫描信号由单片机给出低电平信号(按列逐列扫描),读取行信号,从而判断具体是哪个按键;电路图大概如下:

      image.png

    图中,IN是键盘的列扫描线,OUT是键盘的输出的行信号线。扫描是也可以按行扫描,这时IN是行扫描线,OUT的按键输出的列信号线。我的程序是按列扫描的(行列扫描原理一样,只是行列进行了交换)。

    这里,同时实现了4*4按键的scanf函数的移植,同时,加入了之前实现的液晶的printf函数的移植,搭建了一个可以交互输入输出的完整的一个系统;液晶的printf又加入了函数,实现了退格;可以在输入错误数字的时候退格重新输入。

  2. 程序实现:

    先说一下程序的结构,程序实现了一个循环队列,用来存放已按下的键值,可以保存最新的四个按键,可以防止按键丢失;程序使用的是中断的方式进行按键,每16ms(用的是看门狗的间隔中断)读一次按键,进行判断键值是否有效,有效则放入队列,等待读取。

    循环队列的实现:用数组实现,为判断队满,数组的最后一个元素不用于存储键码值:

    /**********************宏定义***********************/
    #define KeySize     4           //键码值队列
    #define Length      KeySize+1   //队列数组元素个数
    /***************************************************/
    
    /**********************键值队列*********************/
    //可KeySize(Length-1)个键码循环队列占用一个元素空间
    char Key[Length];

    入队函数:入队时,队满则出队一个,以保存最新的四个按键。

    void AddKeyCode(char keyCode)
    {
        if((rear+1)%Length==front)      //队满
        {
            front=(front+1)%Length;     //出队一个
        }
        Key[rear] = keyCode;
        rear=(rear+1)%Length;
    }

    出队函数:出队函数即是读取按键的函数,以供其他需要的地方调用。

    char ReadKey()
    {
        char temp;
        //if(rear==front) return '\0';    //无按键
        while(rear==front);
        temp = Key[front];
        front=(front+1)%Length;
        return temp;
    }

    KeyProcess:这个函数即是键盘处理函数,需要被每10ms-20ms的时间调用一次的函数,在这里把它放入了看门狗定时器16ms的中断中;函数流程图和函数内容如下:

      201108211130459551.png

    void KeyProcess()
    {
        static char keyValue = 0xff;    //按键标识,键值
        static char addedFlag = 0;      //加入队列标志
        char keyVal = GetKey();
        if(keyVal==0xff)                //无按键
        {
            keyValue = 0xff;
            addedFlag = 0;
            return;
        }
        if(keyValue==0xff)              //之前状态无按键
        {
            keyValue = keyVal;
            return;
        }
        if(keyValue!=keyVal)            //和前次按键不同
        {
            keyValue = keyVal;          //保存新按键值
            return;
        }
        if(addedFlag==1)                //已加入队列
        {
            return;
        }
        addedFlag = 1;
        AddKeyCode(KeyCode[keyVal]);
    }

    这个函数完成按键的判断,并和上次的比较,从而判断是否是有效按键,再根据是否已经入队保存,去判断是否要保存,入队列保存按键。

    这个函数需要每10ms-20ms中断运行一次:

    #pragma vector=WDT_VECTOR
    __interrupt void WDT_ISR()
    {
        KeyProcess();
    }

    这是430看门狗的间隔定时中断,设置的是每16ms中断一次:

        WDTCTL=WDT_ADLY_16;   //看门狗内部定时器模式16ms
        IE1 |= WDTIE;         //允许看门狗中断
    

     

    KeyProcess里调用了GetKey函数,这个函数需要用户提供,以满足特殊的按键需求,这里提供了两个实例:4个按键和4*4矩阵键盘。

    4个按键的getkey函数:

    char GetKey()
    {
        if((P1IN&0X0F)==0x0E)
        {
            return 0;
        }
        if((P1IN&0X0F)==0x0D)
        {
            return 1;
        }
        if((P1IN&0X0F)==0x0B)
        {
            return 2;
        }
        if((P1IN&0X0F)==0x07)
        {
            return 3;
        }
        return 0xff;
    }

    这里根据每个按键,输出按键原始键值,没有按键则输出0xff;当自己提供getkey函数时,也需要这样,无按键时返回0xff

    把对应原始键值翻译成所需键码,用数组KeyCode:

    char KeyCode[] = "0123";    /*4个按键时*/
    

    这里把它转化成ASCII码输出,需要的话可以自行更改。

    4*4矩阵键盘:getkey:

    char GetKey()
    {
        P1DIR |= 0XF0;                  //高四位输出
        for(int i=0;i<4;i++)
        {
            P1OUT = 0XEF << i;
            for(int j=0;j<4;j++)
            {
                if((P1IN&(0x01<<j))==0)
                {
                    return (i+4*j);
                }
            }
        }
        return 0xff;
    }

    这里是按列扫描,可以随意改成其他扫描方式,只要获取原始键值即可,无按键是须返回0xff。

    KeyCode,翻译成ASCII码:

    char KeyCode[] = "0123456789ABCDEF"
    

    到这里,正常的键盘程序结束,调用时只需加入Key.c,包含Key.h即可使用,先调用KeyInit后,就可以正常的读键了。这里不再细说。

    scanf移植:scanf移植时,需要的是ASCII码字符型设备,利用ASCII码输入数据还必须要有回车键,只有这样,才能用scanf输入数据,这里为了输入数据错误时,可以退格修改,按键还有一个退格键。

    键盘结构:

    1

    2

    3

    退格

    4

    5

    6

    保留

    7

    8

    9

    保留

    保留

    0

    保留

    回车

    保留键用字符’\0’,回车’\n’退格’\b’

    所以:KeyCode:

    char KeyCode[] = "123\b456\000789\0\0000\0\r"; /* 4*4,scanf移植*/
    

    在字符串里,\0后面是数字时,必须用’\000’否则,c语言编译器认为\0和后面的数字组合为一个字符。

    scanf的移植,需要实现getchar函数,这里和之前的getchar函数类似,把它放到了Getchar.c文件里,内容如下:

    #include <stdio.h>
    #include "Key.h"
    
    #define LINE_LENGTH 20          //行缓冲区大小,决定每行最多输入的字符数
    
    /*标准终端设备中,特殊ASCII码定义,请勿修改*/
    #define InBACKSP 0x08           //ASCII  <--  (退格键)
    #define InDELETE 0x7F           //ASCII <DEL> (DEL 键)
    #define InEOL '\r'              //ASCII <CR>  (回车键)
    #define InLF '\n'                 //ASCII <LF>  (回车)
    #define InSKIP '\3'             //ASCII control-C
    #define InEOF '\x1A'            //ASCII control-Z
    
    #define OutDELETE "\x8 \x8"     //VT100 backspace and clear
    #define OutSKIP "^C\n"          //^C and new line
    #define OutEOF "^Z"             //^Z and return EOF
    
    int getchar()
    {
        static char inBuffer[LINE_LENGTH + 2];      //Where to put chars
        static char ptr;                            //Pointer in buffer
        char c;
        
        while(1)
        {
            if(inBuffer[ptr])                       //如果缓冲区有字符
                return (inBuffer[ptr++]);           //则逐个返回字符
            ptr = 0;                                //直到发送完毕,缓冲区指针归零
            while(1)                                //缓冲区没有字符,则等待字符输入
            {
                c = ReadKey();                      //等待接收一个字符==移植时关键
                if(c == InEOF && !ptr)              //==EOF==  Ctrl+Z 
                {                                   //只有在未入其他字符时才有效
                    printf(OutEOF);                 //终端显示EOF符
                    return EOF;                     //返回 EOF(-1)
                }
                if(c==InDELETE || c==InBACKSP)      //==退格或删除键==
                {
                    if(ptr)                         //缓冲区有值
                    {
                        ptr--;                      //从缓冲区移除一个字符
                        printf(OutDELETE);          //同时显示也删掉一个字符
                    }
                }
                else if(c == InSKIP)                //==取消键 Ctrl+C ==
                {
                    printf(OutSKIP);                //终端显示跳至下一行
                    ptr = LINE_LENGTH + 1;          //==0 结束符==
                    break;
                }
                else if(c == InEOL||c == InLF)      //== '\r' 回车=='\n'回车
                {
                    putchar(inBuffer[ptr++] = '\n');//终端换行
                    inBuffer[ptr] = 0;              //末尾添加结束符(NULL)
                    ptr = 0;                        //指针清空
                    break;
                }
                else if(ptr < LINE_LENGTH)          //== 正常字符 ==
                {
                    if(c >= ' ')                    //删除 0x20以下字符
                    {
                        //存入缓冲区
                        putchar(inBuffer[ptr++] = c);
                    }
                }
                else                                //缓冲区已满
                {
                    putchar('\7');                  //== 0x07 蜂鸣符,PC回响一声
                }
            }
        }
    }

    这里是支持退格等键的详细函数。

    如果不需要支持退格,可以简化为:

    int getchar()
    {
        return ReadKey();
    }

    要实现scanf调用,还需要设置,需要把库设置为CLIB;在Option-general option-library configuration里面。

    这样,键盘的scanf移植完成,需要使用时,只需加入对stdio.h文件的包含,然后完成键盘的初始化即可。

  3. 使用示例:

    这里,示例实现的是键盘和液晶的简单交互;键盘输入数据,液晶正常显示;就像c语言调试时键盘和屏幕一样;当然没有那个丰富啦。

    液晶的部分,用的是原来实现的程序,在这里,为了支持输入错误时退格,对原来的printf函数加入了退格支持。

    项目中接入液晶的c程序文件和printf的程序文件(Lcd12864.c、Printf.c),加入Lcd12864.h的文件包含;初始化液晶后,就可用printf向液晶输出要显示的内容了。

    键盘:加入Key.c,包含Key.h,加入Getchar.c,程序中初始化键盘;然后设置所用的lib为CLIB。

    详细参考示例工程和main.c。

    #include <msp430x16x.h>
    #include <stdio.h>
    #include "Lcd12864.h"
    #include "Key.h"
    
    long a;
    void main( void )
    {
        // Stop watchdog timer to prevent time out reset
        WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
        ClkInit();
        LcdInit();
        KeyInit();
        _EINT();
        while(1)
        {
            printf("请输入数字:");
            scanf("%ld",&a);
            printf("输入的数字是:%ld",a);
            _NOP();
        }
    }

    这样,就可以用键盘向单片机输入数据,同时利用液晶可以很容易的知道数据输入的是否有问题。


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