「正点原子Linux连载」第十九章定时器按键消抖实验

2019-12-26 11:12:13 1215

0 本帖最后由正点原子运营官于 2020-3-14 16:12 编辑 1）实验平台：正点原子Linux开发板 2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子第十九章定时器按键消抖实验在第十五章和第十七章实验中都用到了按键，用到按键就要处理因为机械结构带来的按键抖动问题，也就是按键消抖。前面的实验中都是直接使用了延时函数来实现消抖，因为简单，但是直接用延时函数来实现消抖会浪费CPU性能，因为在延时函数里面CPU什么都做不了。如果按键使用中断的话更不能在中断里面使用延时函数，因为中断服务函数要快进快出！本章我们学习如何使用定时器来实现按键消抖，使用定时器既可以实现按键消抖，而且也不会浪费CPU性能，这个也是Linux驱动里面按键消抖的做法。 19.1定时器按键消抖简介按键消抖的原理在第十五章已经详细的讲解了，其实就是在按键按下以后延时一段时间再去读取按键值，如果此时按键值还有效那就表示这是一次有效的按键，中间的延时就是消抖的。但是这有一个缺点，就是延时函数会浪费CPU性能，因为延时函数就是空跑。如果按键是用中断方式实现的，那就更不能在中断服务函数里面使用延时函数，因为中断服务函数最基本的要求就是快进快出！上一章我们学习了EPIT定时器，定时器设置好定时时间，然后CPU就可以做其他事情去了，定时时间到了以后就会触发中断，然后在中断中做相应的处理即可。因此，我们可以借助定时器来实现消抖，按键采用中断驱动方式，当按键按下以后触发按键中断，在按键中断中开启一个定时器，定时周期为10ms，当定时时间到了以后就会触发定时器中断，最后在定时器中断处理函数中读取按键的值，如果按键值还是按下状态那就表示这是一次有效的按键。定时器按键消抖如图19.1.1所示：图19.1.1定时器消抖示意图在图19.1.1中t1~t3这一段时间就是按键抖动，是需要消除的。设置按键为下降沿触发，因此会在t1、t2和t3这三个时刻会触发按键中断，每次进入中断处理函数都会重新开器定时器中断，所以会在t1、t2和t3这三个时刻开器定时器中断。但是t1~t2和t2~t3这两个时间段是小于我们设置的定时器中断周期(也就是消抖时间，比如10ms)，所以虽然t1开启了定时器，但是定时器定时时间还没到呢t2时刻就重置了定时器，最终只有t3时刻开启的定时器能完整的完成整个定时周期并触发中断，我们就可以在中断处理函数里面做按键处理了，这就是定时器实现按键防抖的原理，Linux里面的按键驱动用的就是这个原理！关于定时器按键消抖的原理就介绍到这里，接下来讲解如何使用EPIT1来配合按键KEY来实现具体的消抖，步骤如下： 1、配置按键IO中断配置按键所使用的IO，因为要使用到中断驱动按键，所以要配置IO的中断模式。 2、初始化消抖用的定时器上面已经讲的很清楚了，消抖要用定时器来完成，所以需要初始化一个定时器，这里使用上一章讲解的EPIT1定时器，也算是对EPIT1定时器的一次巩固。定时器的定时周期为10ms，也可根据实际情况调整定时周期。 3、编写中断处理函数需要编写两个中断处理函数：按键对应的GPIO中断处理函数和EPIT1定时器的中断处理函数。在按键的中断处理函数中主要用于开启EPIT1定时器，EPIT1的中断处理函数才是重点，按键要做的具体任务都是在定时器EPIT1的中断处理函数中完成的，比如控制蜂鸣器打开或关闭。 19.2 硬件原理分析本试验用到的资源如下：、一个LED灯LED0。、定时器EPti1。、一个按键KEY。、一个蜂鸣器。本试验效果和第十五章的试验效果一样，按下KEY会打开蜂鸣器，再次按下KEY就会关闭蜂鸣器。LED0作为系统提示灯不断的闪烁。 19.3 试验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 1、裸机例程->11_key_filter。本章实验在上一章例程的基础上完成，更改工程名字为“key_filter”，然后在bsp文件夹下创建名为“keyfilter”的文件夹，然后在bsp/keyfilter中新建bsp_keyfilter.c和bsp_keyfilter.h这两个文件。在bsp_keyfilter.h中输入如下内容：示例代码19.3.1 bsp_keyfilter.h 文件代码 1 #ifndef _BSP_KEYFILTER_H 2 #define _BSP_KEYFILTER_H 3/************************************************************* 4 Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved. 5文件名 : bsp_keyfilter.h 6作者 : 左忠凯 7版本 : V1.0 8描述 : 定时器按键消抖驱动头文件。 9其他 : 无 10论坛 : www.openedv.com 11日志 : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建 12 ************************************************************/ 13 14/ 函数声明 / 15void filterkey_init(void); 16void filtertimer_init(unsignedint value); 17void filtertimer_stop(void); 18void filtertimer_restart(unsignedint value); 19void filtertimer_irqhandler(void); 20void gpio1_16_31_irqhandler(void); 21 22 #endif bsp_keyfilter.h文件很简单，只是函数声明。在bsp_keyfilter.c中输入如下内容：示例代码19.3.2 bsp_keyfilter.c 文件代码 /************************************************************ Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved. 文件名 : bsp_keyfilter.c 作者 : 左忠凯版本 : V1.0 描述 : 定时器按键消抖驱动。其他 : 按键采用中断方式，按下按键触发按键中断，在按键中断里面使能定时器定时中断。使用定时器定时中断来完成消抖延时，定时器中断周期就是延时时间。如果定时器定时中断触发，表示消抖完成(延时周期完成)，即可执行按键处理函数。论坛 : www.openedv.com 日志 : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建 ************************************************************/ 1 #include "bsp_key.h" 2 #include "bsp_gpio.h" 3 #include "bsp_int.h" 4 #include "bsp_beep.h" 5 #include "bsp_keyfilter.h" 6 7/ 8 * @description : 按键初始化 9 * @param : 无 10 * @Return : 无 11 / 12void filterkey_init(void) 13{ 14 gpio_pin_config_t key_config; 15 16/ 1、初始化IO / 17 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0); 18 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080); 19 20/ 2、初始化GPIO为中断 / 21 key_config.direction = kGPIO_DigitalInput; 22 key_config.interruptMode = kGPIO_IntFallingEdge; 23 key_config.outputLogic =1; 24 gpio_init(GPIO1,18,&key_config); 25 26/ 3、使能GPIO中断，并且注册中断处理函数 / 27 GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn); 28 system_register_irqhandler(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, (system_irq_handler_t)gpio1_16_31_irqhandler, NULL);* 29 30 gpio_enableint(GPIO1,18); /* 使能GPIO1_IO18的中断功能 / 31 filtertimer_init(66000000/100); / 初始化定时器,10ms / 32} 33 34/ 35 * @description : 初始化用于消抖的定时器，默认关闭定时器 36 * @param - value : 定时器EPIT计数值 37 * @return : 无 38 / 39void filtertimer_init(unsignedint value) 40{ 41 EPIT1->CR =0; / 先清零 / 42 EPIT1->CR =(1<<24\|1<<3\|1<<2\|1<<1); 43 EPIT1->LR = value; / 计数值 / 44 EPIT1->CMPR =0; / 比较寄存器为0 / 45 46/ 使能EPIT1中断并注册中断处理函数/ 47 GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn); 48 system_register_irqhandler(EPIT1_IRQn, (system_irq_handler_t)filtertimer_irqhandler, NULL);* 49} 50 51/* 52 * @description : 关闭定时器 53 * @param : 无 54 * @return : 无 55 / 56void filtertimer_stop(void) 57{ 58 EPIT1->CR &=~(1<<0); / 关闭定时器 / 59} 60 61/ 62 * @description : 重启定时器 63 * @param – value : 定时器EPIT计数值 64 * @return : 无 65 / 66void filtertimer_restart(unsignedint value) 67{ 68 EPIT1->CR &=~(1<<0); / 先关闭定时器 / 69 EPIT1->LR = value; / 计数值 / 70 EPIT1->CR \|=(1<<0); / 打开定时器 / 71} 72 73/ 74 * @description : 定时器中断处理函数 75 * @param : 无 76 * @return : 无 77 / 78void filtertimer_irqhandler(void) 79{ 80staticunsignedchar state = OFF; 81 82if(EPIT1->SR &(1<<0)) / 判断比较事件是否发生 / 83{ 84 filtertimer_stop(); / 关闭定时器 / 85if(gpio_pinread(GPIO1,18)==0)/ KEY0按下 / 86{ 87 state =!state; 88 beep_switch(state); / 反转蜂鸣器 / 89} 90} 91 EPIT1->SR \|=1<<0; / 清除中断标志位 / 92} 93 94/ 95 * @description : GPIO中断处理函数 96 * @param : 无 97 * @return : 无 98 / 99void gpio1_16_31_irqhandler(void) 100{ 101 filtertimer_restart(66000000/100); / 开启定时器 / 102 gpio_clearintflags(GPIO1,18); / 清除中断标志位 / 103} 文件bsp_keyfilter.c一共有6个函数，这6个函数其实都很简单。filterkey_init是本试验的初始化函数，此函数首先初始化了KEY所使用的UART1_CTS这个IO，设置这个 IO的中断模式，并且注册中断处理函数，最后调用函数filtertimer_init初始化定时器EPIT1定时周期为10ms。函数filtertimer_init是定时器EPIT1的初始化函数，内容基本和上一章实验的EPIT1初始化函数一样。函数filtertimer_stop和filtertimer_restart分别是EPIT1的关闭和重启函数。filtertimer_irqhandler是EPTI1的中断处理函数，此函数里面就是按键要做的工作，在本例程里面就是开启或者关闭蜂鸣器。函数gpio1_16_31_irqhandler是GPIO1_IO18的中断处理函数，此函数只有一个工作，那就是重启定时器EPIT1。 bsp_keyfilter.c文件内容总体来说并不难，基本就是第十七章和第十八章实验的综合。最后在mian.c中输入如下所示代码：示例代码19.3.3 main.c 文件代码 /*********************************************************** Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved. 文件名 : mian.c 作者 : 左忠凯版本 : V1.0 描述 : I.MX6U开发板裸机实验11 定时器实现按键消抖实验其他 : 本实验主要学习如何使用定时器来实现按键消抖，以前的按键消抖都是直接使用延时函数来完成的，这种做法效率不高，因为延时函数完全是浪费CPU资源的。使用按键中断+定时器来实现按键驱动效率是最好的，这也是Linux驱动所使用的方法！论坛 : www.openedv.com 日志 : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建 ***********************************************************/ 1 #include "bsp_clk.h" 2 #include "bsp_delay.h" 3 #include "bsp_led.h" 4 #include "bsp_beep.h" 5 #include "bsp_key.h" 6 #include "bsp_int.h" 7 #include "bsp_keyfilter.h" 8 9/ 10 * @description : main函数 11 * @param : 无 12 * @return : 无 13 / 14int main(void) 15{ 16 unsignedchar state = OFF; 17 18 int_init(); / 初始化中断(一定要最先调用！) / 19 imx6u_clkinit(); / 初始化系统时钟 / 20 clk_enable(); / 使能所有的时钟 / 21 led_init(); / 初始化led / 22 beep_init(); / 初始化beep / 23 filterkey_init(); / 带有消抖功能的按键 / 24 25 while(1) 26 { 27 state =!state; 28 led_switch(LED0, state); 29 delay(500); 30 } 31 32 return0; 33} main.c文件只有一个main函数，在第23行调用函数filterkey_init来初始化带有消抖的按键，最后在while循环里面翻转LED0，周期大约为500ms。 19.4编译下载验证19.4.1编写Makefile和链接脚本* 修改Makefile中的TARGET为keyfilter，在INCDIRS和SRCDIRS中加入“bsp/keyfilter”，修改后的Makefile如下：示例代码19.4.1 Makefile代码 1 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf- 2 TARGET ?=keyfilter 3 4/* 省略掉其它代码...... / 5 6 INCDIRS := imx6ul 7 bsp/clk 8 bsp/led 9 bsp/delay 10 bsp/beep 11 bsp/gpio 12 bsp/key 13 bsp/exit 14 bsp/int 15 bsp/epittimer 16 bsp/keyfilter 17 18 SRCDIRS := project 19 bsp/clk 20 bsp/led 21 bsp/delay 22 bsp/beep 23 bsp/gpio 24 bsp/key 25 bsp/exit 26 bsp/int 27 bsp/epittimer 28 bsp/keyfilter 29 30 / 省略掉其它代码...... / 31 32 clean: 33 rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS)$(SOBJS) 第2行修改变量TARGET为“keyfilter”，也就是目标名称为“keyfilter”。第16行在变量INCDIRS中添加按键消抖驱动头文件(.h)路径。第28行在变量SRCDIRS中添加按键消抖驱动文件(.c)路径。链接脚本保持不变。 19.4.2编译下载* 使用Make命令编译代码，编译成功以后使用软件imxdownload将编译完成的keyfilter.bin文件下载到SD卡中，命令如下： chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可 ./imxdownload keyfilter.bin /dev/sdd //烧写到SD卡中烧写成功以后将SD卡插到开发板的SD卡槽中，然后复位开发板。本例程的效果和第十五章一样，按下KEY就会控制蜂鸣器的开关，并且LED0不断的闪烁，提示系统正在运行。 0
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