我是嵌入式系統(tǒng)的講師。我繼承了一段運(yùn)行良好的代碼，但是由于缺少設(shè)計(jì)圖，并且花了很多條件語(yǔ)句和標(biāo)志，使我花了一些時(shí)間來理解。

該代碼的目的是檢測(cè)連接到微控制器端口的幾個(gè)按鈕之一何時(shí)被激活并記錄事實(shí)。這些按鈕為高電平有效，這意味著按下按鈕時(shí)會(huì)在相應(yīng)的引腳上產(chǎn)生高電壓。開關(guān)彈跳的問題也已在固件中解決，因此同一引腳必須在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)保持高電平，然后才能被接受為有效引腳。

該代碼每10毫秒調(diào)用一次，如果同一引腳為高電平，則計(jì)數(shù)器遞增。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定義的值（在這種情況下為10）時(shí)，按鈕按下被認(rèn)為是有效的。因此，在這種情況下，在認(rèn)為有效之前，引腳電壓必須穩(wěn)定在100mS的高電平。

為了更好地說明設(shè)計(jì)，并作為學(xué)生的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)的另一個(gè)示例，我著手使用狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)方法重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)機(jī)圖如下圖1所示。所述Button_PORT是定義為任何端口的按鈕都連接到宏。這允許將按鈕輕松移動(dòng)到另一個(gè)端口。

#define Button_PORT PORTA

聲明了一個(gè)聯(lián)合，該聯(lián)合將允許將按鈕作為一個(gè)整體或單獨(dú)進(jìn)行訪問。

typedef union {
 unsigned char Full;
 結(jié)構(gòu){
 無符號(hào)字符B0：1;
 未簽名的字符B1：1;
 未簽名的字符B2：1;
 未簽名的字符B3：1;
 未簽名的字符B4：1;
 未簽名的字符B5：1;
 未簽名的字符B6：1;
 未簽名的字符B7：1;
 };
} Button_Type;

使用此類型定義了兩個(gè)變量Button_Press和Temp_Press。Button_Press在反跳后保留按鈕的最終值，而Temp_Press在反跳過程中保留按鈕的中間值。

在應(yīng)用程序代碼中，設(shè)置了一個(gè)計(jì)時(shí)器，每10毫秒產(chǎn)生一個(gè)中斷，然后評(píng)估狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)圖將此時(shí)間表示為TICK事件（TICK_E）的發(fā)生。

有以下四種狀態(tài)：

等待中：等待端口上的任何按鈕被激活。

檢測(cè)到：按鈕已激活，因此進(jìn)入此狀態(tài)，并使用Temp_Press記錄按鈕的端口值。每10毫秒，將再次檢查按鈕端口，并且-在其值仍然相同的情況下-計(jì)數(shù)器將遞增。用狀態(tài)機(jī)的話來說，該變量稱為“擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量”。

WaitForRelease：如果計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定義的最小值'MIN_BUTTON_COUNT'，則Temp_press現(xiàn)在被視為有效，并且進(jìn)入WaitForRelease狀態(tài)以等待按鈕釋放，直到變量Button_Press保留了最終的按鈕值。

更新：按鈕已釋放，因此最終值Button_Press已用去抖動(dòng)的臨時(shí)值'Temp_Press'更新。

圖1.按鈕反跳狀態(tài)機(jī)（來源：Thomas Gartlan）

該狀態(tài)機(jī)繪制在www.draw.io上，并根據(jù)Miro Samek的書《C / C ++中的實(shí)用UML狀態(tài)圖：嵌入式系統(tǒng)的事件驅(qū)動(dòng)編程》中的內(nèi)容使用表示法來表示狀態(tài)。

從教學(xué)的角度來看，此狀態(tài)機(jī)是狀態(tài)，事件，警戒條件，Do操作，OnEntry操作和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量的一個(gè)很好的示例。

正如我們前面提到的，有四個(gè)狀態(tài)。唯一的事件是10mS TICK_E。從“等待”到“檢測(cè)到”的過渡中，TICK_E上有一個(gè)保護(hù)狀態(tài)，[Button_PORT> 0]，在這種情況下，這意味著某些按鈕已被激活。“已檢測(cè)”狀態(tài)下的“ OnEntry”操作會(huì)重置計(jì)數(shù)器，而“已檢測(cè)”狀態(tài)下的“執(zhí)行”操作會(huì)在計(jì)數(shù)器中遞增。計(jì)數(shù)器本身是擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量。

與原始的以條件標(biāo)記為中心的代碼相反，此狀態(tài)機(jī)圖提供了非常清晰的設(shè)計(jì)視圖，因此為學(xué)生提供了一個(gè)很好的示例。

實(shí)施

該設(shè)計(jì)是使用MPLABX IDE和XC8編譯器實(shí)現(xiàn)的。目標(biāo)器件是Microchip的8位PIC18F4520微控制器。該設(shè)計(jì)以易于重復(fù)使用的方式實(shí)現(xiàn)。如前所述，端口是使用宏定義的，因此可以輕松地對(duì)其進(jìn)行更改。而且，該代碼打包在一個(gè)庫(kù)中并發(fā)布到GitHub，這使得它可以輕松地維護(hù)和在任何項(xiàng)目中使用。

庫(kù)頭文件包含按鈕結(jié)構(gòu)和端口信息。庫(kù)C文件包含狀態(tài)機(jī)功能。代碼中使用的名稱與狀態(tài)機(jī)圖相匹配，從而更易于理解和調(diào)試設(shè)計(jì)。函數(shù)指針并不是真正需要的，也沒有使用，因?yàn)樗鼈儠?huì)使學(xué)生在此階段對(duì)設(shè)計(jì)的理解更加復(fù)雜。狀態(tài)機(jī)功能的代碼如下所示。

typedef枚舉{Waiting，Detected，WaitForRelease，Update}狀態(tài)；
 
無效Find_Button_Press（void）
{
 靜態(tài)狀態(tài)Button_State =正在等待；
 靜態(tài)無符號(hào)字符Button_Count = 0;
 靜態(tài)Button_Type Temp_Press; 
 
 開關(guān)（按鈕狀態(tài)）{
 案例（等待）：
 如果（Button_PORT） 
 {
 Button_State =已檢測(cè)到； 
 Button_Count = 0; 
 Temp_Press.Full =按鈕_端口; 
 }
 休息;
 案例（檢測(cè)）：
 如果（Temp_Press.Full == Button_PORT）
 {
 ++ Button_Count; 
 如果（Button_Count> MIN_BUTTON_COUNT）
 {
 Button_State = WaitForRelease; 
 }
 }
 別的
 {
 Button_State =等待中； 
 }
 休息;
 案例（WaitForRelease）：
 如果（！Button_PORT）
 {
 Button_State =更新； 
 }
 休息;
 案例（更新）：
 {
 Button_Press = Temp_Press; 
 Button_State =等待中； 
 Button_Count = 0; 
 Temp_Press.Full = 0; 
 }
 休息;
 默認(rèn)：
 {
 Button_State =等待中；
 Button_Count = 0;
 Temp_Press.Full = 0;
 Button_Press.Full = 0;
 }
 }
}

應(yīng)用代碼和測(cè)試

開發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序來說明和測(cè)試該設(shè)計(jì)。該應(yīng)用程序測(cè)試代碼的一部分如下所示。包含頭文件，并定義了Button_Press變量。對(duì)頭文件的唯一修改是定義用于按鈕的端口。

/ ***************************************************** ***
 包括圖書館
****************************************************** *** /
#include 
#include 
#include“ Buttons_Debounce.h” 
 
Button_Type Button_Press; //創(chuàng)建Button變量
 
/ ****************************************************
 功能原型
****************************************************** /
void Initial（void）;
void delay_s（unsigned char secs）;
 
/ *****************************************************
 鐘
****************************************************** /
#define _XTAL_FREQ 19660800
 
unsigned char count_test = 0;
void __interrupt myIsr（void）
{
 //定時(shí)器每10毫秒溢出一次
 if（INTCONbits.TMR0IE && INTCONbits.TMR0IF）{ 
 Find_Button_Press（）; //每10毫秒調(diào)用一次
 WriteTimer0（40960）;
 INTCONbits.TMR0IF = 0; //清除此中斷條件
 
 }
}
 
void main（無效）
{
 Button_Press.Full = 0x00;
 最初的（）;
 而（1）
 {
 if（Got_Button_E）//如果已按下某個(gè)按鈕
 {
 if（Button_Press.B0）//如果其按鈕為0
 PORTCbits.RC0 =?PORTCbits.RC0;
 
 if（Button_Press.B1）//如果其按鈕為0
 PORTCbits.RC1 =?PORTCbits.RC1; 
 
 if（Button_Press.B2）//如果其按鈕為0
 PORTCbits.RC2 =?PORTCbits.RC2; 
 
 if（Button_Press.B3）//如果其按鈕為0
 PORTCbits.RC3 =?PORTCbits.RC3; 
 
 Button_Press.Full = 0x00; //清除所有按鈕事件
 }
 }
}

將創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器中斷，每10毫秒發(fā)生一次，并調(diào)用狀態(tài)機(jī)功能。在此應(yīng)用中，按鈕連接到PORTB，而LED連接到PORTC。如果按下任何按鈕，則相應(yīng)的LED會(huì)切換而不會(huì)出現(xiàn)任何延遲或彈跳問題。處理按鈕值后，將清除整個(gè)變量。

總體而言，該項(xiàng)目被認(rèn)為是在設(shè)計(jì)階段如何使用狀態(tài)機(jī)方法，從而導(dǎo)致更清晰，更不易出錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很好的例子。

編輯：hfy