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【嵌入式底层知识修炼】按键和LED共用IO口的分时复用扫描方法

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文章目录
01 - PCB原理图例程02 - 分时复用的注意项和设计2.1 - 注意项2.2 - 设计
03 - 代码实现




只要我跑的速度够快,寂寞就追不上我
只要Key和Led切换速度够快,人眼就看不出来


????小白




??如果你存在按键Key和显示Led共用同一个IO时,需要分时复用的需求,则可以移植代码进行使用:


代码所占code少于0.5K线程安全,中*踩梢浦残愿撸渲萌菀注意:系统需要存在一个至少为1ms的时钟中断
01 - PCB原理图例程

??举2个Key和Led共用IO口的例子,当MCU的IO口资源不足时,通常会让一些可以用速度欺骗人眼的做法进行资源的节省,比如Key扫描、Led扫描等,例如Led的扫描只要高于25Hz的速度,人眼就基本看不出闪烁,例如Key扫描只要大于100Hz,人的触感就难以察觉。



例程1



例程2


02 - 分时复用的注意项和设计
2.1 - 注意项

??Led和Key的分时复用需要考虑几个情况:
??1、Led扫描的频率,必须高于肉眼能看见闪烁的频率25HZ。一般为了效果较好,都会大于50HZ,也就是Led扫描时间<=20ms
??2、保证分时复用,扫描一定要有先后顺序。要确保Led扫描期间不能进行Key扫描,同时确保Key扫描期间不能进行Led扫描
??3、Led需要备份当前状态。因为扫描Key时Led是不起作用的,Key扫描完成后需要恢复Led的状态
??4、注意Led切换为Key时的准备动作。Led切换为Key时根据原理图要做哪些准备工作以防止切换后Key误触发,而Key切换为Led时按照电路决定是否需要做准备动作
??5、Led扫描时间比Key扫描时间长。考虑到肉眼的观察是最容易受影响的,时刻都能看见,而按键的使用次数则较低


2.2 - 设计

??根据注意项,总体设计如下:
??1、系统需要有一个至少为1ms的时钟中断,里面调用扫描ISR函数LedKeyStatusSwitchService_1ms,用于保证高频扫描
??2、理清状态机,存在2种状态的切换,分别为KeyState和LedState,值得注意的是,Led和Key的数量暂时未知,如果数量较多则实际的扫描动作不宜在中断内进行,此时中断则只做状态切换,所以2个状态分别需要一个记录器
??3、决定取舍,Led为人眼可见,最为敏感,Led的扫描动作直接放在中断进行,舍弃Key的中断扫描,让Key在前台进行扫描


03 - 代码实现

??以例程1的PCB为例,整个分时复用时间为6ms(167Hz),其中Led扫描占据4ms,Key扫描占据2ms,下面为参考代码:


#define LED_SACND_TIME_MS 4
#define KEY_SACND_TIME_MS 2
volatile uint8_t configKeyFlag = 0;
volatile uint8_t configLedFlag = 0;
uint8_t ledKeyStatusSwitchCnt = 0;

/* MCU的底层配置 */
void IOPorts_ConfigKey(void)
{
}
/* MCU的底层配置 */
void IOPorts_ConfigLed(void)
{
}
/* 恢复Led的状态 */
void revProcess_AfterConfigLed(void)
{
}

/* 在底层配置为Key之前的预处理,主要是Led电路对Key电路的影响 */
void preProcess_BeforeConfigKey(void)
{
//COM1 & COM2必须拉高,否则数码管内会输出低电*导致Key误触发
_IO_setDisplayCOM1(1);
_IO_setDisplayCOM2(1);

//把复用的IO拉高,防止寄存器内为0导致Key误触发
_IO_setDisplayS5(1);
_IO_setDisplayS6(1);
_IO_setDisplayS7(1);
_IO_setDisplayS8(1);
}

/* 为保证频率,Service一般都在中断内执行 */
void ledKeyStatusSwitchService_1ms(void)
{
ledKeyStatusSwitchCnt++;
if(ledKeyStatusSwitchCnt <= LED_SACND_TIME_MS) {
if ((configLedFlag == 0) && (configKeyFlag == 0)) {
configLedFlag = 1;
IOPorts_ConfigLed();
revProcess_AfterConfigLed();
}
} else if(ledKeyStatusSwitchCnt <= (LED_SACND_TIME_MS + KEY_SACND_TIME_MS)) {
if ((configKeyFlag == 0) && (configLedFlag == 1)) {
preProcess_BeforeConfigKey();
IOPorts_ConfigKey();
configKeyFlag = 1;
configLedFlag = 0;

//当按键数较少而且扫描时间较短时,可以选择在中断内进行,但一般选择在main中进行
/*
keyScanHandler();
configKeyFlag = 0;
*/
}

} else if (ledKeyStatusSwitchCnt >= (LED_SACND_TIME_MS + KEY_SACND_TIME_MS + 1)) {
ledKeyStatusSwitchCnt = 0;
}
}

/* 在main()前台执行 */
void KeyScandHandler(void)
{
if (configKeyFlag) {
keyScan();
configKeyFlag = 0;
}
}



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