esp32课设记录（一）按键的短按、长按与双击

        课程用的esp32的板子上只有一个按键，引脚几乎都被我用光了，很难再外置按键。怎么控制屏幕的gui呢？这就得充分利用按键了，比如说短按、长按与双击，实现不同的功能。

        咱们先从短按入手讲起。

        通过查看原理图，可见按键按下会接地，因此只需要把gpio口配置为input模式，上拉（确保不按下是高电平）即可，使用ESP-IDF框架提供的函数配置一下。

// 定义按钮引脚，当前使用GPIO9连接按钮（按下时接GND）
#define BUTTON_PIN 9/*** @brief 按钮初始化函数** 配置GPIO为输入模式，使用内部上拉电阻*/
void button_init(void)
{// 配置GPIO参数gpio_config_t io_conf = {.pin_bit_mask = (1ULL << BUTTON_PIN),  // 设置GPIO引脚位掩码.mode = GPIO_MODE_INPUT,               // 设置为输入模式.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,      // 启用内部上拉电阻.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE, // 禁用内部下拉电阻.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,        // 禁用GPIO中断};// 应用GPIO配置gpio_config(&io_conf);
}

        ESP-IDF框架是基于FreeRTOS的。我打算使用轮询，不用外部中断，直接在app_main()的循环里面判断按键是否按下就行，和裸片编程差不多。

        vTaskDelay是FreeRTOS中使当前任务进入阻塞状态一段时间的函数，函数参数是系统节拍数。我们要将10ms转换为系统节拍数，而portTICK_PERIOD_MS表示一个系统时钟节拍(tick)对应的毫秒数，举个例子，假如portTICK_PERIOD_MS=2，意味着2ms一个系统节拍，10ms就是有5个系统节拍。因此10 / portTICK_PERIOD_MS就是将10毫秒转换为系统节拍数，vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);自然就是延迟10ms的意思。

// 在main.c的app_main()的主循环中
while (1) {// 检测按钮点击if (button_is_clicked()) {// 按钮被点击，执行相应操作}// 短暂延时，避免CPU占用过高vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);
}

        之后写一下button_is_clicked的逻辑。先记录last_state（上次按钮状态）和last_change_time（上次状态变化时间戳），再获取current_state（当前按钮状态）和now（当前状态变化时间戳）。如果不一样则更新状态与时间戳，此时理论上已经按下了。再次松手后，状态还会变化，此时判定当前时间与上次记录的时间，当大于20ms才返回true。

        为什么要记录last_state（上次按钮状态）和last_change_time（上次状态变化时间戳）呢？若不比较上次按钮状态和本次按钮状态，那我长按按键岂不是每10ms都被判定一次按下。上次状态变化时间戳纯粹为了消抖。

        那为何要释放瞬间才认为按键被触发了？这种设计有以下几个重要优势：

1. 完整性验证

确保用户完成了完整的按下-释放周期，而不是误触或抖动触发

可以区分有意识的点击和意外的触碰

2. 防止重复触发

如果在按下瞬间触发，按住按钮时会因轮询多次而重复触发

释放时触发保证每次物理点击只产生一次软件事件

3. 为长按和短按区分做铺垫

在释放时检测可以测量按钮被按下的持续时间

// 添加消抖延时函数
static void button_debounce_delay(void)
{vTaskDelay(20 / portTICK_PERIOD_MS);
}// 检测按钮单击事件（轮询方式）
bool button_is_clicked(void)
{static bool last_state = false;  // 记录上次按钮状态static int64_t last_change_time = 0;  // 上次状态变化时间// 获取当前按钮状态bool current_state = !gpio_get_level(BUTTON_PIN);int64_t now = esp_timer_get_time() / 1000;  // 当前时间（毫秒）// 如果状态变化太快（小于消抖时间），忽略它if (now - last_change_time < 20) {return false;}// 检测按钮从按下到释放的过程（完整点击）if (last_state && !current_state) {last_state = current_state;last_change_time = now;return true;  // 按钮刚被释放，返回点击事件}// 更新按钮状态if (last_state != current_state) {last_state = current_state;last_change_time = now;}return false;
}

        下面进入长按与双击的代码写作。这需要用到状态机。

        我们先梳理一下逻辑。首先事件肯定是空闲、短按、长按、双击。状态定义为空闲状态、按下状态、释放状态、双击状态。短按长按比较好写，直接记录按下到抬起的时间即可，也就是前面的now - last_change_time是否满足某一阈值。双击只要判断单击后是否在某个阈值内再次点击即可。

        因此，总体逻辑应该是这样的：首先是空闲状态。当按钮按下，进入按下状态。当按钮松开后，测量按下的时间，到达阈值认为触发长按事件，直接进入空闲状态，防止长按后还触发双击事件。没有到达阈值则进入释放状态。此时等待一段时间，在此时间内按键再次按下，判定触发双击事件，当释放后进入空闲状态。未按下则判定进入单击事件，随后进入空闲状态。

        先定义事件与状态。

// 按钮事件类型
typedef enum
{BUTTON_EVENT_NONE,        // 无事件BUTTON_EVENT_SHORT_PRESS, // 短按BUTTON_EVENT_LONG_PRESS,  // 长按BUTTON_EVENT_DOUBLE_PRESS // 双击
} button_event_t;
// 按钮状态类型
typedef enum
{BUTTON_STATE_IDLE,        // 空闲状态BUTTON_STATE_PRESS,       // 按下状态BUTTON_STATE_RELEASE,     // 释放状态BUTTON_STATE_DOUBLE_CLICK // 双击状态
} button_state_t;

        编写获取按钮事件的函数，直接输出按钮事件类型。

//true - 表示之前的事件已被处理完毕，可以检测新事件
//false - 表示有一个事件已被检测到但尚未处理
bool event_processed = true;/*** @brief 获取按钮事件** @return 按钮事件类型*/
button_event_t button_get_event(void)
{static bool last_pressed = false;bool current_pressed = !gpio_get_level(BUTTON_PIN);int64_t current_time = esp_timer_get_time() / 1000;// 如果上一个事件尚未处理，则继续返回该事件if (!event_processed){return last_event;}// 状态机逻辑switch (button_state){case BUTTON_STATE_IDLE:if (current_pressed && !last_pressed){// 按钮从释放状态变为按下状态press_time = current_time;button_state = BUTTON_STATE_PRESS;}break;case BUTTON_STATE_PRESS:if (!current_pressed && last_pressed){// 按钮从按下状态变为释放状态release_time = current_time;// 检查是长按还是可能的短按/双击if (release_time - press_time >= BUTTON_LONG_PRESS_TIME){// 长按事件last_event = BUTTON_EVENT_LONG_PRESS;event_processed = false;button_state = BUTTON_STATE_IDLE; // 长按后直接回到IDLE状态}else{// 可能是短按或双击的第一次点击button_state = BUTTON_STATE_RELEASE;}}else if (current_pressed && (current_time - press_time >= BUTTON_LONG_PRESS_TIME)){// 长按事件（按住未释放但已达到时间阈值）last_event = BUTTON_EVENT_LONG_PRESS;event_processed = false;button_state = BUTTON_STATE_IDLE;}break;case BUTTON_STATE_RELEASE:if (current_pressed && !last_pressed){// 可能是双击的第二次按下if (current_time - release_time <= BUTTON_DOUBLE_CLICK_TIME){button_state = BUTTON_STATE_DOUBLE_CLICK;}}else if (current_time - release_time > BUTTON_DOUBLE_CLICK_TIME){// 超过双击时间窗口，确认为短按last_event = BUTTON_EVENT_SHORT_PRESS;event_processed = false;button_state = BUTTON_STATE_IDLE;}break;case BUTTON_STATE_DOUBLE_CLICK:if (!current_pressed && last_pressed){// 双击的第二次释放，确认为双击last_event = BUTTON_EVENT_DOUBLE_PRESS;event_processed = false;button_state = BUTTON_STATE_IDLE;}break;}// 更新上一次按钮状态last_pressed = current_pressed;// 返回事件if (!event_processed){return last_event;}return BUTTON_EVENT_NONE;
}

        一样在while循环里面写逻辑，直接获取button_get_event的事件，根据事件来执行相应操作。

        // 获取按钮事件button_event_t event = button_get_event();// 处理按钮事件if (event != BUTTON_EVENT_NONE){// 标记事件已处理event_processed = true;switch (event){case BUTTON_EVENT_SHORT_PRESS:// 短按break;case BUTTON_EVENT_LONG_PRESS:// 长按break;case BUTTON_EVENT_DOUBLE_PRESS:// 双击break;case BUTTON_EVENT_NONE:// 这种情况不应该发生// 但为了满足编译器的要求，添加此casebreak;}}// 短暂延时vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);

        结束！烧录代码，能够实现短按、长按与双击的检测。