MSP430程序库---按键

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MSP430程序库---按键 [复制链接]

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：

    

   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：

    

   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。