【FR801xH】富芮坤FR801xH之全功能按键案例
00. 目录
文章目录
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- 00. 目录
- 01. FR801xH概述
- 02. FR801xH功能框图
- 03.Button模块概述
- 04. Button模块核心设计思想
- 05. Button模块系统架构概览
- 06. Button模块数据结构详解
- 07. 状态机引擎解析
- 08. 定时器系统设计
- 09. 事件处理流程
- 10. 程序实现参考源码
- 11. 测试示例
- 12. 附录
01. FR801xH概述
FR801xH 系列芯片是面向SOC（片上系统），易于快速开发的低功耗蓝牙芯片。基于 Freqchip 的蓝牙智能固件和协议栈的支持，完全兼容蓝牙 V5.3（LE 模式）协议。同时用户可以基于芯片内置的 ARM CorteM3 嵌入式 32 位高性能单片机开发各种应用程序。
蓝牙智能固件包括 L2CAP 服务层协议、安全管理器 （SM）、属性协议（ATT）、通用属性配置文件 （GATT）和通用访问配置文件（GAP）。此外，还 支持应用程序配置文件，例如接近度、健康温度计、 心率、血压、血糖、人机界面设备（HID）和 SDK （包括驱动程序、OS-API 等）。SDK 还集成了用于网络应用程序的 SIG Mesh 协议。
采用 Freqchip 的创新技术，将 PMU（锂电池充电 器+LDO）、带 XIP 模式的 QSPI FLASH ROM、 I2C、UART、GPIO、ADC、PWM 集成在一块芯片中，为客户提供：
- 竞争力的功耗
- 稳定的蓝牙连接
- 极低的 BOM 成本
02. FR801xH功能框图
03.Button模块概述
该按键驱动通过状态机实现了丰富的按键事件检测，包括单击、双击（多击）、长按、超长按、组合按键等。使用定时器进行防抖和超时检测，通过任务队列处理事件，避免在中断中处理复杂逻辑。
04. Button模块核心设计思想
该按键驱动采用分层状态机 + 定时器调度架构，实现以下功能：
- 支持单按键/组合按键检测
- 支持单击、连击、短按、长按、超长按、长按自动连发
- 硬件防抖处理
- 事件驱动架构（通过消息队列传递事件）
05. Button模块系统架构概览
基于状态机的按键驱动系统，采用分层设计：
- 硬件抽象层：GPIO中断和寄存器访问
- 驱动核心层：状态机引擎和定时器管理
- 应用接口层：事件消息传递机制
06. Button模块数据结构详解
6.1 按键状态机状态定义（10种状态）
enum button_working_state_t {
BUTTON_WORKING_STATE_IDLE, // 空闲状态
BUTTON_WORKING_STATE_JUST_PRESSED, // 单键初始按下
BUTTON_WORKING_STATE_PRESSED, // 单键持续按下
BUTTON_WORKING_STATE_WAIT_MULTI, // 等待连击
BUTTON_WORKING_STATE_LONG_PRESSED, // 单键长按
BUTTON_WORKING_STATE_LONG_LONG_PRESSED, // 单键超长按
BUTTON_WORKING_STATE_COMB_JUST_PRESSED, // 组合键初始按下
BUTTON_WORKING_STATE_COMB_PRESSED, // 组合键持续按下
BUTTON_WORKING_STATE_COMB_LONG_PRESSED, // 组合键长按
BUTTON_WORKING_STATE_COMB_LONG_LONG_PRESSED // 组合键超长按
};
6.2 按键事件类型（17种事件）
enum button_type_t {
BUTTON_PRESSED, // 按下事件
BUTTON_RELEASED, // 释放事件
BUTTON_SHORT_PRESSED, // 短按事件
BUTTON_MULTI_PRESSED, // 连击事件
BUTTON_LONG_PRESSED, // 长按事件
BUTTON_LONG_PRESSING, // 长按连发
BUTTON_LONG_RELEASED, // 长按释放
BUTTON_LONG_LONG_PRESSED, // 超长按事件
BUTTON_LONG_LONG_RELEASED, // 超长按释放
BUTTON_COMB_PRESSED, // 组合键按下
BUTTON_COMB_RELEASED, // 组合键释放
BUTTON_COMB_SHORT_PRESSED, // 组合键短按
BUTTON_COMB_LONG_PRESSED, // 组合键长按
BUTTON_COMB_LONG_PRESSING, // 组合键长按连发
BUTTON_COMB_LONG_RELEASED, // 组合键长按释放
BUTTON_COMB_LONG_LONG_PRESSED, // 组合键超长按
BUTTON_COMB_LONG_LONG_RELEASED // 组合键超长按释放
};
6.3 button_msg_t类型
struct button_msg_t {
uint32_t button_index; // 按键位图
uint8_t button_type; // 事件类型
uint8_t button_cnt; // 连击次数
};
07. 状态机引擎解析
7.1 非组合按键状态图
参考一：
状态机流程：
状态机有10个状态，每个状态对应一个处理函数。状态处理函数根据接收到的事件（释放、单键按下、组合键按下、超时）进行状态转移，并执行相应的动作（如发送事件、启动定时器等）。
单键场景：
- 初始状态：IDLE
- 按下事件（BUTTON_WORKING_EVENT_SINGLE_PRESSED）：进入JUST_PRESSED状态，启动状态定时器（80ms），发送BUTTON_PRESSED事件。
- 在JUST_PRESSED状态下：
* 若释放：回到IDLE，发送BUTTON_RELEASED事件。
* 若超时（80ms）：进入PRESSED状态，启动状态定时器（2000ms-80ms=1920ms，实际代码中计算为(BUTTON_LONG_DURING*10-BUTTON_SHORT_DURING)*10，注意单位是ms）。
- 在PRESSED状态下：
* 若释放：如果禁止连击，则发送短按事件并回到IDLE；否则进入WAIT_MULTI状态，启动定时器（200ms）等待连击。
* 若超时（2000ms）：进入LONG_PRESSED状态，启动长按连发定时器（300ms）和状态定时器（4000ms-2000ms=2000ms？实际是(BUTTON_LONG_LONG_DURING-BUTTON_LONG_DURING)*10 * 10），发送长按事件。
- 在LONG_PRESSED状态下：
* 释放：回到IDLE，发送长按释放事件。
* 超时（4000ms）：进入LONG_LONG_PRESSED状态，发送超长按事件。
连击场景（在WAIT_MULTI状态）：
- 在200ms内再次按下同一个键：进入JUST_PRESSED状态，重置状态定时器（80ms），并发送按下事件（此时不发送短按事件，等待连击结束）。
- 若超时（200ms）：根据pressed_cnt的值，发送短按（cnt=1）或连按事件（cnt>1），然后回到IDLE。
组合键场景：
- 组合键的状态转移与单键类似，但有独立的状态（如COMB_JUST_PRESSED, COMB_PRESSED等）。
参考二：
(1) 空闲状态（BUTTON_WORKING_STATE_IDLE）：
- 单键按下事件：进入刚按下状态（JUST_PRESSED），启动短按定时器（80ms），发送BUTTON_PRESSED事件。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态（COMB_JUST_PRESSED），启动短按定时器，发送BUTTON_COMB_PRESSED事件。
(2) 刚按下状态（BUTTON_WORKING_STATE_JUST_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止状态定时器，发送BUTTON_RELEASED事件。
- 组合键按下事件：转移到组合刚按下状态，并重新启动短按定时器，发送BUTTON_COMB_PRESSED事件（注意：这里可能是一个组合键按下的过程，比如先按一个键再按另一个键）。
- 短按定时器超时（80ms）：进入已按下状态（PRESSED），并启动长按定时器（2000ms-80ms=1920ms）。
(3) 已按下状态（BUTTON_WORKING_STATE_PRESSED）：
- 释放事件：
a) 如果该按键禁用了连击（代码中0表示未启用，因为条件为0），则回到空闲状态，发送短按事件（BUTTON_SHORT_PRESSED）。
b) 否则，进入等待连击状态（WAIT_MULTI），记录当前按键（button_to_be_send），连击计数加1，启动连击间隔定时器（200ms）。 - 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，重新启动短按定时器，发送组合键按下事件（BUTTON_COMB_PRESSED）。
- 长按定时器超时：进入长按状态（LONG_PRESSED），启动超长按定时器（4000ms-2000ms=2000ms）和长按重复定时器（300ms），发送长按事件（BUTTON_LONG_PRESSED）。
(4) 等待连击状态（BUTTON_WORKING_STATE_WAIT_MULTI）：
- 单键按下事件（可能是同一个按键或者不同按键）：
- 如果是不同的按键：先发送之前记录的连击事件（如果计数>1则发送连击事件，否则发送短按事件），然后发送新按键的按下事件。然后进入刚按下状态，启动短按定时器。
- 如果是同一个按键？代码中判断current_pressed_button != button_to_be_send，即不同按键，则按上述处理。但如果是同一个按键，代码中没有这个分支，实际上同一个按键再次按下应该也是走这个分支（因为button_to_be_send是之前记录的按键，而current_pressed_button是当前按下的按键，如果是同一个按键，那么条件不成立，不会进入if，直接执行后面的代码。但是注意，同一个按键按下时，current_pressed_button应该等于button_to_be_send，所以不会进入if，因此不会发送连击事件，而是直接进入刚按下状态并发送新按下事件。这样设计可能有问题，因为同一个按键的连击应该被识别。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，启动短按定时器，发送组合键按下事件，并发送之前记录的按键的短按事件（BUTTON_SHORT_PRESSED）。
- 连击间隔超时：回到空闲状态，根据连击计数发送连击事件（计数>1）或短按事件（计数=1）。
(5) 长按状态（BUTTON_WORKING_STATE_LONG_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止两个定时器，发送长按释放事件（BUTTON_LONG_RELEASED）。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键按下事件和长按释放事件。
- 超长按定时器超时（2000ms）：进入超长按状态（LONG_LONG_PRESSED），发送超长按事件（BUTTON_LONG_LONG_PRESSED）。
(6) 超长按状态（BUTTON_WORKING_STATE_LONG_LONG_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止长按重复定时器（如果还在运行），发送超长按释放事件（BUTTON_LONG_LONG_RELEASED）。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键按下事件和超长按释放事件。
(7) 组合刚按下状态（BUTTON_WORKING_STATE_COMB_JUST_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止状态定时器，发送组合键释放事件（BUTTON_COMB_RELEASED）。
- 单键按下事件：进入刚按下状态，启动短按定时器，发送组合键释放事件和新按键的按下事件。
- 组合键按下事件：这里指组合键中又按下一个键？进入刚按下状态（这里应该是组合键再次变化，但代码中进入JUST_PRESSED并发送组合键按下事件）。注意：这个状态本身就是组合键按下，再次组合键按下事件的处理似乎不太合理。
- 短按定时器超时：进入组合键已按下状态（COMB_PRESSED），启动长按定时器（2000ms-80ms=1920ms）。
(8) 组合键已按下状态（BUTTON_WORKING_STATE_COMB_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止状态定时器，发送组合键短按事件（BUTTON_COMB_SHORT_PRESSED）。
- 单键按下事件：进入刚按下状态，发送组合键短按事件和新按键按下事件，启动短按定时器。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，发送组合键短按事件和新的组合键按下事件，并启动短按定时器。
- 长按定时器超时：进入组合键长按状态（COMB_LONG_PRESSED），启动超长按定时器和长按重复定时器，发送组合键长按事件（BUTTON_COMB_LONG_PRESSED）。
(9) 组合键长按状态（BUTTON_WORKING_STATE_COMB_LONG_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止定时器，发送组合键长按释放事件。
- 单键按下事件：进入刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键长按释放事件和新按键按下事件。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键长按释放事件和新的组合键按下事件。
- 超长按定时器超时：进入组合键超长按状态（COMB_LONG_LONG_PRESSED），发送组合键超长按事件。
(10) 组合键超长按状态（BUTTON_WORKING_STATE_COMB_LONG_LONG_PRESSED）：
- 释放事件：回到空闲状态，停止长按重复定时器，发送组合键超长按释放事件。
- 单键按下事件：进入刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键超长按释放事件和新按键按下事件。
- 组合键按下事件：进入组合刚按下状态，停止长按重复定时器，发送组合键超长按释放事件和新的组合键按下事件。
7.2 状态转移矩阵
| 当前状态 | 触发事件 | 下一状态 | 执行动作 |
|---|---|---|---|
| IDLE | SINGLE_PRESSED | JUST_PRESSED | 启动短按计时器(80ms)，发送BUTTON_PRESSED事件 |
| JUST_PRESSED | RELEASED | IDLE | 发送BUTTON_RELEASED事件 |
| JUST_PRESSED | TIMEOUT(80ms) | PRESSED | 启动长按计时器(1920ms) |
| PRESSED | RELEASED | WAIT_MULTI | 启动连击检测计时器(200ms)，增加连击计数 |
| PRESSED | TIMEOUT(2000ms) | LONG_PRESSED | 启动超长按计时器(2000ms)和连发定时器(300ms)，发送BUTTON_LONG_PRESSED事件 |
| WAIT_MULTI | SINGLE_PRESSED | JUST_PRESSED | 启动短按计时器(80ms)，发送BUTTON_PRESSED事件 |
| WAIT_MULTI | TIMEOUT(200ms) | IDLE | 发送BUTTON_SHORT_PRESSED或BUTTON_MULTI_PRESSED事件 |
| LONG_PRESSED | RELEASED | IDLE | 停止所有定时器，发送BUTTON_LONG_RELEASED事件 |
| LONG_PRESSED | TIMEOUT(4000ms) | LONG_LONG_PRESSED | 发送BUTTON_LONG_LONG_PRESSED事件 |
| LONG_LONG_PRESSED | RELEASED | IDLE | 发送BUTTON_LONG_LONG_RELEASED事件 |
08. 定时器系统设计
| 定时器 | 类型 | 作用 | 默认时间 | 触发机制 |
|---|---|---|---|---|
| button_anti_shake_timer | 一次性 | 硬件防抖 | 10ms | 电平变化时启动 |
| button_state_timer | 一次性 | 状态超时控制 | 80-4000ms | 状态转移时启动 |
| button_pressing_timer | 循环 | 长按连发间隔 | 300ms | 长按时周期触发 |
定时器使用模式：
// 启动一次性定时器
os_timer_start(&timer, duration, false);
// 启动循环定时器
os_timer_start(&timer, interval, true);
09. 事件处理流程
10. 程序实现参考源码
button.h
#ifndef _BUTTON_H
#define _BUTTON_H
#include button.c
#include 11. 测试示例
user_task.h
#ifndef _USER_TASK_H
#define _USER_TASK_H
enum user_event_t {
USER_EVT_AT_COMMAND,
USER_EVT_BUTTON,
};
extern uint16_t user_task_id;
void user_task_init(void);
#endif // _USER_TASK_H
user_task.c
#include proj_main.c文件中添加一下函数定义
__attribute__((section("ram_code"))) void pmu_gpio_isr_ram(void)
{
uint32_t gpio_value = ool_read32(PMU_REG_GPIOA_V);
button_toggle_detected(gpio_value);
// co_printf(" %s gpio_value: %x\r\n", __func__, gpio_value);
ool_write32(PMU_REG_PORTA_LAST, gpio_value);
}
proj_main.c文件中的user_entry_after_ble_init内进行初始化
void user_entry_after_ble_init(void)
{
co_printf("user_entry_after_ble_init\r\n");
#if 1
//stop sleep
system_sleep_disable();
#else
if(__jump_table.system_option & SYSTEM_OPTION_SLEEP_ENABLE)
{
co_printf("\r\na");
co_delay_100us(10000); //must keep it, or pressing reset key may block .
co_printf("\r\nb");
co_delay_100us(10000);
co_printf("\r\nc");
co_delay_100us(10000);
co_printf("\r\nd");
}
#endif
gap_adv_param_t adv_param;
adv_param.adv_mode = GAP_ADV_MODE_UNDIRECT;
adv_param.adv_addr_type = GAP_ADDR_TYPE_PUBLIC;
adv_param.adv_chnl_map = GAP_ADV_CHAN_ALL;
adv_param.adv_filt_policy = GAP_ADV_ALLOW_SCAN_ANY_CON_ANY;
adv_param.adv_intv_min = 1600;
adv_param.adv_intv_max = 1600;
gap_set_advertising_param(&adv_param);
uint8_t adv_data[]="\x09\x08\x46\x52\x38\x30\x31\x30\x48\x00";
uint8_t rsp_data[]="\x09\xFF\x00\x60\x52\x57\x2D\x42\x4C\x45";
gap_set_advertising_data(adv_data,sizeof(adv_data) -1 );
gap_set_advertising_rsp_data(rsp_data,sizeof(rsp_data) -1 );
#if 0
gap_start_advertising(0);
#endif
// 用户任务初始化
user_task_init();
// button初始化
pmu_set_pin_pull(GPIO_PORT_C, (1 << GPIO_BIT_5), true);
pmu_port_wakeup_func_set(GPIO_PC5);
button_init(GPIO_PC5);
}
测试结果
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_SHORT_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_MULTI_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_RELEASED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_LONG_PRESSED
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
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KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_PRESSING
KEY 0x00200000, TYPE BUTTON_LONG_LONG_RELEASED
12. 附录
下载：单击 双击 长按 超长按和组件按键模块参考源码.rar