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Linux学习笔记15---定时器按键消抖实验

article 2025/2/7 23:33:02
        在之前的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。

1、 定时器按键消抖简介

        按键消抖的原理在第十一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：
        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启定时器中断，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。

 

2、硬件原理分析

本试验用到的资源如下：
①、一个 LED 灯 LED0 。
②、定时器 EPTI1 。
③、一个按键 KEY 。
④、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。

3、试验程序编写

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： 
#ifndef _BSP_KEYFILTER_H
#define _BSP_KEYFILTER_H

/* 函数声明 */
void filterkey_init(void);
void filtertimer_init(unsigned int value);
void filtertimer_stop(void);
void filtertimer_restart(unsigned int value);
void filtertimer_irqhandler(void);
void gpio1_16_31_irqhandler(void);

#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：

#include "bsp_key.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_keyfilter.h"

/*
 * @description		: 按键初始化
 * @param			: 无
 * @return 			: 无
 */
void filterkey_init(void)
{	
	gpio_pin_config_t key_config;
	
	/* 1、初始化IO复用 */
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0);	/* 复用为GPIO1_IO18 */

	/* 2、、配置GPIO1_IO18的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 11 默认22K上拉
	 *bit [13]: 1 pull功能
	 *bit [12]: 1 pull/keeper使能
	 *bit [11]: 0 关闭开路输出
	 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
	 *bit [5:3]: 000 关闭输出
	 *bit [0]: 0 低转换率
	 */
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080);
	
	/* 3、初始化GPIO为中断 */
	key_config.direction = kGPIO_DigitalInput;
	key_config.interruptMode = kGPIO_IntFallingEdge;
	key_config.outputLogic = 1;
	gpio_init(GPIO1, 18, &key_config);

	GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn); /* 使能GIC中对应的中断   		  */
	
	/* 注册中断服务函数 */
	system_register_irqhandler(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, 
							   (system_irq_handler_t)gpio1_16_31_irqhandler, 
							   NULL);
	
	gpio_enableint(GPIO1, 18);		/* 使能GPIO1_IO18的中断功能 */

	filtertimer_init(66000000/100);	/* 初始化定时器,10ms */
}


/*
 * @description		: 初始化用于消抖的定时器，默认关闭定时器
 * @param - value	: 定时器EPIT计数值
 * @return 			: 无
 */
void filtertimer_init(unsigned int value)
{
	EPIT1->CR = 0;	//先清零
	
	/*
     * CR寄存器:
     * bit25:24 01 时钟源选择Peripheral clock=66MHz
     * bit15:4  0  1分频
     * bit3:	1  当计数器到0的话从LR重新加载数值
     * bit2:	1  比较中断使能
     * bit1:    1  初始计数值来源于LR寄存器值
     * bit0:    0  先关闭EPIT1
     */
	EPIT1->CR = (1<<24 | 1<<3 | 1<<2 | 1<<1);

	/* 计数值    */
	EPIT1->LR = value;
	
	/* 比较寄存器，当计数器值和此寄存器值相等的话就会产生中断 */
	EPIT1->CMPR	= 0;	
	
	GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);	/* 使能GIC中对应的中断 */
	
	/* 注册中断服务函数		    */
	system_register_irqhandler(EPIT1_IRQn, (system_irq_handler_t)filtertimer_irqhandler, NULL);	
}

/*
 * @description		: 关闭定时器
 * @param 			: 无
 * @return 			: 无
 */
void filtertimer_stop(void)
{
	EPIT1->CR &= ~(1<<0);	/* 关闭定时器 */
}

/*
 * @description		: 重启定时器
 * @param - value	: 定时器EPIT计数值
 * @return 			: 无
 */
void filtertimer_restart(unsigned int value)
{
	EPIT1->CR &= ~(1<<0);	/* 先关闭定时器 */
	EPIT1->LR = value;		/* 计数值 			*/
	EPIT1->CR |= (1<<0);	/* 打开定时器 		*/
}

/*
 * @description		: 定时器中断处理函数 
 * @param			: 无
 * @return 			: 无
 */
void filtertimer_irqhandler(void)
{ 
	static unsigned char state = OFF;

	if(EPIT1->SR & (1<<0)) 					/* 判断比较事件是否发生			*/
	{
		filtertimer_stop();					/* 关闭定时器 				*/
		if(gpio_pinread(GPIO1, 18) == 0)	/* KEY0 				*/
		{
			state = !state;
			beep_switch(state);				/* 反转蜂鸣器 				*/
		}
	}
		
	EPIT1->SR |= 1<<0; 						/* 清除中断标志位 				*/
}

/*
 * @description		: GPIO中断处理函数
 * @param			: 无
 * @return 			: 无
 */
void gpio1_16_31_irqhandler(void)
{ 
	/* 开启定时器 */
	filtertimer_restart(66000000/100);

	/* 清除中断标志位 */
	gpio_clearintflags(GPIO1, 18);
}
        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 main.c 中输入如下所示代码： 
#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_keyfilter.h"

/*
 * @description	: main函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
int main(void)
{
	unsigned char state = OFF;

	int_init(); 				/* 初始化中断(一定要最先调用！) */
	imx6u_clkinit();			/* 初始化系统时钟 			*/
	clk_enable();				/* 使能所有的时钟 			*/
	led_init();					/* 初始化led 			*/
	beep_init();				/* 初始化beep	 		*/
	filterkey_init();			/* 带有消抖功能的按键 */

	while(1)			
	{	
		state = !state;
		led_switch(LED0, state);
		delay(500);
	}

	return 0;
}
        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 。

4、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： 
CROSS_COMPILE 	?= arm-linux-gnueabihf-
TARGET		  	?= keyfilter

CC 				:= $(CROSS_COMPILE)gcc
LD				:= $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY 		:= $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP 		:= $(CROSS_COMPILE)objdump

INCDIRS 		:= imx6ul \
				   bsp/clk \
				   bsp/led \
				   bsp/delay  \
				   bsp/beep \
				   bsp/gpio \
				   bsp/key \
				   bsp/exit \
				   bsp/int \
				   bsp/epittimer \
				   bsp/keyfilter
				   			   
SRCDIRS			:= project \
				   bsp/clk \
				   bsp/led \
				   bsp/delay \
				   bsp/beep \
				   bsp/gpio \
				   bsp/key \
				   bsp/exit \
				   bsp/int \
				   bsp/epittimer \
				   bsp/keyfilter
				   
				   
INCLUDE			:= $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))

SFILES			:= $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.S))
CFILES			:= $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))

SFILENDIR		:= $(notdir  $(SFILES))
CFILENDIR		:= $(notdir  $(CFILES))

SOBJS			:= $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.S=.o))
COBJS			:= $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
OBJS			:= $(SOBJS) $(COBJS)

VPATH			:= $(SRCDIRS)

.PHONY: clean
	
$(TARGET).bin : $(OBJS)
	$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^
	$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@
	$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis

$(SOBJS) : obj/%.o : %.S
	$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2  $(INCLUDE) -o $@ $<

$(COBJS) : obj/%.o : %.c
	$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2  $(INCLUDE) -o $@ $<
	
clean:
	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。

5、编译下载

使用 Make 命令编译代码，编译成功以后使用软件 imxdownload2 将编译完成的 bsp.bin 文件生成可执行的img文件，命令如下： 
make
./imxdownload2 int.bin
如果  imxdownload2无权限，可用以下命令添加权限 
chmod 777 imxdownload2
编译如图：

利用Win32DiskImager软件将load.img执行文件写入SD卡，SD卡插入开发板上即可正常运行。本例程的效果和第十一章一样，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。

例程

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http://www.kler.cn/a/535691.html

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