嵌入式開源項目精選專欄

本專欄由Mculover666創(chuàng)建，主要內(nèi)容為尋找嵌入式領域內(nèi)的優(yōu)質(zhì)開源項目，一是幫助開發(fā)者使用開源項目實現(xiàn)更多的功能，二是通過這些開源項目，學習大佬的代碼及背后的實現(xiàn)思想，提升自己的代碼水平，和其它專欄相比，本專欄的優(yōu)勢在于：

不會單純的介紹分享項目，還會包含作者親自實踐的過程分享，甚至還會有對它背后的設計思想解讀。

目前本專欄包含的開源項目有：

• SFUD | 一個簡潔實用的開源項目，幫你輕松搞定SPI Flash
• cJSON | 一個輕量級C語言JSON解析器
• paho | 支持10種語言編寫mqtt客戶端，總有一款適合你！

如果您自己編寫或者發(fā)現(xiàn)的開源項目不錯，歡迎留言或者私信投稿到本專欄，分享獲得雙倍的快樂！

1. MultiButton

本期給大家?guī)淼拈_源項目是 MultiButton，一個小巧簡單易用的事件驅(qū)動型按鍵驅(qū)動模塊，作者 0x1abin，目前收獲 222 個star，遵循 MIT 開源許可。

這個項目非常精簡，只有兩個文件，可無限量擴展按鍵，按鍵事件的回調(diào)異步處理方式可以簡化程序結(jié)構(gòu)，去除冗余的按鍵處理硬編碼，讓你的按鍵業(yè)務邏輯更清晰。MuliButton 支持如下的按鈕事件：

事件	說明
PRESS_DOWN	按鍵按下，每次按下都觸發(fā)
PRESS_UP	按鍵彈起，每次松開都觸發(fā)
PRESS_REPEAT	重復按下觸發(fā)，變量repeat計數(shù)連擊次數(shù)
SINGLE_CLICK	單擊按鍵事件
DOUBLE_CLICK	雙擊按鍵事件
LONG_RRESS_START	達到長按時間閾值時觸發(fā)一次
LONG_PRESS_HOLD	長按期間一直觸發(fā)

GIthub地址：https://github.com/0x1abin/MultiButton

2. 使用MultiButton

2.1. 準備一份裸機工程

需要掌握使用HAL庫讀取GPIO輸入的函數(shù)、串口的使用、printf重定向、以及systick的使用：

• STM32CubeMX | 04-使用GPIO進行按鍵檢測
• STM32CubeMX | 06-使用USART發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（查詢模式）
• STM32CubeMX | 09-重定向printf函數(shù)到串口輸出的多種方法
• STM32CubeMX | 27-系統(tǒng)滴答定時器Systick的使用

本文中我使用小熊派IoT開發(fā)板，主控為STM32L431RCT6：配置外部時鐘：按鍵GPIO配置：打印串口配置：時鐘配置：

配置工程，生成代碼，重定向printf，printf可以正常打印后進行下面的步驟。

2.2. 移植MultiButton

① 復制MultiButton源碼到裸機工程中：② 添加MultiButton源碼到項目中：此時編譯沒有問題。

2.3. 編寫MultiButton應用代碼

在main.c文件中編寫以下代碼。

① 包含頭文件

/* USER CODE BEGIN Includes */

#include <stdio.h> //要使用printf
#include "multi_button.h"

/* USER CODE END Includes */

② 定義一個按鍵結(jié)構(gòu)（按鍵對象）

/* USER CODE BEGIN PV */

//申請一個按鍵結(jié)構(gòu)
struct Button button1;

/* USER CODE END PV */

③ 初始化按鍵對象

初始化按鍵對象使用的API為：

• 第一個參數(shù)為剛剛創(chuàng)建的按鍵對象的指針；
• 第二個參數(shù)為綁定按鍵的GPIO電平讀取接口；
• 第三個參數(shù)為設置有效觸發(fā)電平；

首先在main函數(shù)之前實現(xiàn)一個GPIO電平讀取接口：

/* USER CODE BEGIN 0 */

//按鍵狀態(tài)讀取接口
uint8_t read_button1_GPIO()
{
	return HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin);
}

/* USER CODE END 0 */

初始化按鍵對象的代碼在main函數(shù)中，while(1)之前編寫，如下：

/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("MultiButton Test...\r\n");

//初始化按鍵對象
button_init(&button1, read_button1_GPIO, 0);

/* USER CODE END 2 */

④ 注冊按鍵事件

注冊按鈕事件的API如下：

• 第一個參數(shù)為按鈕對象指針；
• 第二個參數(shù)為MultiButton支持的按鈕事件；
• 第三個參數(shù)為要注冊的該事件回調(diào)函數(shù)；

MultiButton支持的按鈕事件枚舉如下：首先在main函數(shù)之前定義這兩個事件的回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)有兩種寫法。

第一種適合于按鍵事件較少的情況：

//按鍵1按下事件回調(diào)函數(shù)
void btn1_press_down_Handler(void* btn)
{
	printf("---> key1 press down! <---\r\n");
}

//按鍵1松開事件回調(diào)函數(shù)
void btn1_press_up_Handler(void* btn)
{
	printf("***> key1 press up! <***\r\n");
}

在main函數(shù)中，while(1)之前注冊這兩個回調(diào)函數(shù)：

//注冊按鈕事件回調(diào)函數(shù)
button_attach(&button1, PRESS_DOWN, btn1_press_down_Handler);
button_attach(&button1, PRESS_UP, btn1_press_up_Handler);

第二種適合于按鍵事件較多的情況，如果每個按鍵都要寫 7 個回調(diào)函數(shù)，那么代碼量會非常的大，所以可以將這 7 個回調(diào)函數(shù)寫在一起，一次性全部注冊，回調(diào)函數(shù)如下：

void button_callback(void *button)
{
    uint32_t btn_event_val;
    
    btn_event_val = get_button_event((struct Button *)button);
    
    switch(btn_event_val)
    {
	    case PRESS_DOWN:
	        printf("---> key1 press down! <---\r\n");
	    	break;
	
	    case PRESS_UP:
	        printf("***> key1 press up! <***\r\n");
	    	break;
	
	    case PRESS_REPEAT:
	        printf("---> key1 press repeat! <---\r\n");
	    	break;
	
	    case SINGLE_CLICK:
	        printf("---> key1 single click! <---\r\n");
	    	break;
	
	    case DOUBLE_CLICK:
	        printf("***> key1 double click! <***\r\n");
	    	break;
	
	    case LONG_RRESS_START:
	        printf("---> key1 long press start! <---\r\n");
	   		break;
	
	    case LONG_PRESS_HOLD:
	        printf("***> key1 long press hold! <***\r\n");
	    	break;
	}
}

使用這種回調(diào)函數(shù)的時候需要在MultiButton的源碼中添加一行代碼：注冊回調(diào)函數(shù)的代碼如下：

//注冊按鈕事件回調(diào)函數(shù)

button_attach(&button1, PRESS_DOWN,       button_callback);
button_attach(&button1, PRESS_UP,         button_callback);
//button_attach(&button1, PRESS_REPEAT, button_callback);
//button_attach(&button1, SINGLE_CLICK, button_callback);
//button_attach(&button1, DOUBLE_CLICK, button_callback);
//button_attach(&button1, LONG_RRESS_START, button_callback);
//button_attach(&button1, LONG_PRESS_HOLD, button_callback);

⑤ 啟動按鍵 啟動按鍵的API如下：接著在main函數(shù)中，while(1)之前編寫代碼，啟動按鍵：

//啟動按鍵
button_start(&button1);

⑥ 設置一個5ms間隔的定時器循環(huán)調(diào)用后臺處理函數(shù)

這里就要用到systick了，在main函數(shù)的while(1)循環(huán)中編寫如下代碼：

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

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		//每隔5ms調(diào)用一次后臺處理函數(shù)
		button_ticks();
		HAL_Delay(5);
  }
  /* USER CODE END 3 */

2.4. 實驗現(xiàn)象

編譯、下載之后，每次按下Key1時打印按下提示，松開Key1時打印松開提示：

2.5. 擴展實驗

在注冊回調(diào)函數(shù)時將這按下和松開屏蔽，將單擊和雙擊打開進行測試：

//注冊按鈕事件回調(diào)函數(shù)
//button_attach(&button1, PRESS_DOWN, button_callback);
//button_attach(&button1, PRESS_UP, button_callback);
//button_attach(&button1, PRESS_REPEAT, button_callback);
button_attach(&button1, SINGLE_CLICK,     button_callback);
button_attach(&button1, DOUBLE_CLICK,     button_callback);
//button_attach(&button1, LONG_RRESS_START, button_callback);
//button_attach(&button1, LONG_PRESS_HOLD, button_callback);

再測試長按：

	//注冊按鈕事件回調(diào)函數(shù)
	//button_attach(&button1, PRESS_DOWN, button_callback);
	//button_attach(&button1, PRESS_UP, button_callback);
	//button_attach(&button1, PRESS_REPEAT, button_callback);
	//button_attach(&button1, SINGLE_CLICK, button_callback);
	//button_attach(&button1, DOUBLE_CLICK, button_callback);
	button_attach(&button1, LONG_RRESS_START, button_callback);
	button_attach(&button1, LONG_PRESS_HOLD,  button_callback);

3. MultiButton設計思想解讀

3.1. 面向?qū)ο笏枷?/span>

MultiButton中每個按鍵都抽象為了一個按鍵對象，每個按鍵對象是獨立的，系統(tǒng)中所有的按鍵對象使用單鏈表串起來，結(jié)構(gòu)如下：其中在變量后面跟冒號的語法稱為位域，使用位域的優(yōu)勢是節(jié)省內(nèi)存。

比如在這個結(jié)構(gòu)體中，本來 6 個uint8_t 類型的變量需要占用 6 個字節(jié)，但使用位域語法后，這6個變量只占用兩個字節(jié)：

3.2. 按鍵對象單鏈表

MultiButton自己定義了一個頭指針：

//button handle list head.
static struct Button* head_handle = NULL;

用戶插入一個按鍵對象的代碼如下：

//啟動按鍵
button_start(&button1);

那么，button_start插入新的按鍵對象之后，單鏈表長啥樣呢？

理解了 button_start 的源碼就很好知道答案了：第一次插入時，因為head_hanler 為 NULL，所以只需要執(zhí)行while之后的代碼，按照它的插入于原理，如果再插入一個buuton2按鍵對象，結(jié)果是不是可以猜出來了呢？

沒錯，它長這樣：這樣做是不是有點不符合常理？后插入Button2竟然在button1前面，憑什么？

這又不是排隊搶雞蛋，在前在后沒什么關(guān)系的。只是這樣的插入方法在代碼算法上會非常簡潔，兩行代碼完成插入。

3.3. 狀態(tài)機處理思想

MultiButton中使用狀態(tài)機來處理每個按鍵對象（的狀態(tài)），比如在上述應用中根據(jù)Systick提供的時基信號，每隔5ms調(diào)用一次 button_tick()，該函數(shù)會依次調(diào)用狀態(tài)機對單鏈表上的所有按鍵對象進行遍歷處理：根據(jù)上一節(jié)的單鏈表講解，系統(tǒng)中定義的鏈表頭指針 head_handle 永遠指向最后一個插入的按鍵對象，所以無需任何參數(shù)即可遍歷整個單鏈表上的對象，非常之牛逼。

使用 button_handler 來對按鍵對象的狀態(tài)進行處理，該函數(shù)源碼如下：

（讀源碼的時候只需要記住該函數(shù)每隔5ms進入一次就很好分析了）

① 讀取當前引腳狀態(tài)

調(diào)用該按鍵對象注冊的讀取狀態(tài)函數(shù)進行讀?。孩?讀取之后，判斷當前狀態(tài)機的狀態(tài)，如果有功能正在執(zhí)行（state不為0），則按鍵對象的tick值加1（后續(xù)一切功能的基礎）：③ 按鍵消抖（連續(xù)讀取3次，15ms，如果引腳狀態(tài)一直與之前不同，則改變按鍵對象中的引腳狀態(tài)）：④ 狀態(tài)機（整個設計的靈魂所在）

4. 項目工程源碼獲取和問題交流

目前我將MultiButton源碼、我移植到小熊派STM32L431RCT6開發(fā)板的工程、移植到STM32Nucleo-STM32G071RB開發(fā)板的工程源碼上傳到了QQ群里（包含好幾份HAL庫，QQ相對速度快點），可以在QQ群里下載，移植有問題也可以在群里交流，當然也歡迎大家分享出來自己移植的工程到QQ群里：

放上QQ群二維碼：

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