嵌入式開(kāi)源項(xiàng)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(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)質(zhì)開(kāi)源項(xiàng)目，一是幫助開(kāi)發(fā)者使用開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)更多的功能，二是通過(guò)這些開(kāi)源項(xiàng)目，學(xué)習(xí)大佬的代碼及背后的實(shí)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(shì)在于：

不會(huì)單純的介紹分享項(xiàng)目，還會(huì)包含作者親自實(shí)踐的過(guò)程分享，甚至還會(huì)有對(duì)它背后的設(shè)計(jì)思想解讀。

目前本專欄包含的開(kāi)源項(xiàng)目有：

• SFUD | 一個(gè)簡(jiǎn)潔實(shí)用的開(kāi)源項(xiàng)目，幫你輕松搞定SPI Flash
• cJSON | 一個(gè)輕量級(jí)C語(yǔ)言JSON解析器
• paho | 支持10種語(yǔ)言編寫(xiě)mqtt客戶端，總有一款適合你！

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

1. MultiButton

本期給大家?guī)?lái)的開(kāi)源項(xiàng)目是 MultiButton，一個(gè)小巧簡(jiǎn)單易用的事件驅(qū)動(dòng)型按鍵驅(qū)動(dòng)模塊，作者 0x1abin，目前收獲 222 個(gè)star，遵循 MIT 開(kāi)源許可。

這個(gè)項(xiàng)目非常精簡(jiǎn)，只有兩個(gè)文件，可無(wú)限量擴(kuò)展按鍵，按鍵事件的回調(diào)異步處理方式可以簡(jiǎn)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(wù)邏輯更清晰。MuliButton 支持如下的按鈕事件：

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

2. 使用MultiButton

2.1. 準(zhǔn)備一份裸機(jī)工程

需要掌握使用HAL庫(kù)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(jìn)行按鍵檢測(cè)
• 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(shí)器Systick的使用

本文中我使用小熊派IoT開(kāi)發(fā)板，主控為STM32L431RCT6：配置外部時(shí)鐘：按鍵GPIO配置：打印串口配置：時(shí)鐘配置：

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

2.2. 移植MultiButton

① 復(fù)制MultiButton源碼到裸機(jī)工程中：② 添加MultiButton源碼到項(xiàng)目中：此時(shí)編譯沒(méi)有問(wèn)題。

2.3. 編寫(xiě)MultiButton應(yīng)用代碼

在main.c文件中編寫(xiě)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(gè)按鍵結(jié)構(gòu)（按鍵對(duì)象）

/* USER CODE BEGIN PV */

//申請(qǐng)一個(gè)按鍵結(jié)構(gòu)
struct Button button1;

/* USER CODE END PV */

③ 初始化按鍵對(duì)象

初始化按鍵對(duì)象使用的API為：

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

首先在main函數(shù)之前實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(duì)象的代碼在main函數(shù)中，while(1)之前編寫(xiě)，如下：

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

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

/* USER CODE END 2 */

④ 注冊(cè)按鍵事件

注冊(cè)按鈕事件的API如下：

• 第一個(gè)參數(shù)為按鈕對(duì)象指針；
• 第二個(gè)參數(shù)為MultiButton支持的按鈕事件；
• 第三個(gè)參數(shù)為要注冊(cè)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(gè)事件的回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)有兩種寫(xiě)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(kāi)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(cè)這兩個(gè)回調(diào)函數(shù)：

//注冊(cè)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(gè)按鍵都要寫(xiě) 7 個(gè)回調(diào)函數(shù)，那么代碼量會(huì)非常的大，所以可以將這 7 個(gè)回調(diào)函數(shù)寫(xiě)在一起，一次性全部注冊(cè)，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(shí)候需要在MultiButton的源碼中添加一行代碼：注冊(cè)回調(diào)函數(shù)的代碼如下：

//注冊(cè)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(dòng)按鍵 啟動(dòng)按鍵的API如下：接著在main函數(shù)中，while(1)之前編寫(xiě)代碼，啟動(dòng)按鍵：

//啟動(dòng)按鍵
button_start(&button1);

⑥ 設(shè)置一個(gè)5ms間隔的定時(shí)器循環(huán)調(diào)用后臺(tái)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(xiě)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(tái)處理函數(shù)
		button_ticks();
		HAL_Delay(5);
  }
  /* USER CODE END 3 */

2.4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

編譯、下載之后，每次按下Key1時(shí)打印按下提示，松開(kāi)Key1時(shí)打印松開(kāi)提示：

2.5. 擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

在注冊(cè)回調(diào)函數(shù)時(shí)將這按下和松開(kāi)屏蔽，將單擊和雙擊打開(kāi)進(jìn)行測(cè)試：

//注冊(cè)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(cè)試長(zhǎng)按：

	//注冊(cè)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(shè)計(jì)思想解讀

3.1. 面向?qū)ο笏枷?/span>

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

比如在這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，本來(lái) 6 個(gè)uint8_t 類(lèi)型的變量需要占用 6 個(gè)字節(jié)，但使用位域語(yǔ)法后，這6個(gè)變量只占用兩個(gè)字節(jié)：

3.2. 按鍵對(duì)象單鏈表

MultiButton自己定義了一個(gè)頭指針：

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

用戶插入一個(gè)按鍵對(duì)象的代碼如下：

//啟動(dòng)按鍵
button_start(&button1);

那么，button_start插入新的按鍵對(duì)象之后，單鏈表長(zhǎng)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(shí)，因?yàn)閔ead_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(gè)buuton2按鍵對(duì)象，結(jié)果是不是可以猜出來(lái)了呢？

沒(méi)錯(cuò)，它長(zhǎng)這樣：這樣做是不是有點(diǎn)不符合常理？后插入Button2竟然在button1前面，憑什么？

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

3.3. 狀態(tài)機(jī)處理思想

MultiButton中使用狀態(tài)機(jī)來(lái)處理每個(gè)按鍵對(duì)象（的狀態(tài)），比如在上述應(yīng)用中根據(jù)Systick提供的時(shí)基信號(hào)，每隔5ms調(diào)用一次 button_tick()，該函數(shù)會(huì)依次調(diào)用狀態(tài)機(jī)對(duì)單鏈表上的所有按鍵對(duì)象進(jìn)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(yuǎn)指向最后一個(gè)插入的按鍵對(duì)象，所以無(wú)需任何參數(shù)即可遍歷整個(gè)單鏈表上的對(duì)象，非常之牛逼。

使用 button_handler 來(lái)對(duì)按鍵對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行處理，該函數(shù)源碼如下：

（讀源碼的時(shí)候只需要記住該函數(shù)每隔5ms進(jìn)入一次就很好分析了）

① 讀取當(dāng)前引腳狀態(tài)

調(diào)用該按鍵對(duì)象注冊(cè)的讀取狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行讀?。孩?讀取之后，判斷當(dāng)前狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)，如果有功能正在執(zhí)行（state不為0），則按鍵對(duì)象的tick值加1（后續(xù)一切功能的基礎(chǔ)）：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(duì)象中的引腳狀態(tài)）：④ 狀態(tài)機(jī)（整個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在）

4. 項(xiàng)目工程源碼獲取和問(wèn)題交流

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

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