【嵌入式】使用MultiButton开源库驱动按键并控制多级界面切换

一背景说明

二参考资料

三 MultiButton开源库移植

四设计实现--驱动按键

五设计实现--界面处理

一背景说明

需要做一个通过不同按键控制多级界面切换以及界面动作的程序。

查阅相关资料，发现网上大多数的应用都比较繁琐，且对于多级界面的切换逻辑可读性较差。所幸找到一篇使用开源库 MultiButton 来驱动按键，并控制多级界面切换的博文。按图索骥实现了预期的需求。

开源库 MultiButton 是一个小巧简单易用的事件驱动型按键驱动模块，作者 0x1abin。这个项目非常精简，只有两个文件，可无限量扩展按键，按键事件的回调异步处理方式可以简化程序结构，去除冗余的按键处理硬编码，让你的按键业务逻辑更清晰。

MultiButton 支持如下的按钮事件：

MultiButton的状态机如下：

二参考资料

【1】MultiButton开源库：mirrors / 0x1abin / MultiButton · GitCode

【2】MultiButton博文：MultiButton | 一个小巧简单易用的事件驱动型按键驱动模块-CSDN博客

【3】MultiTimer开源库：mirrors / 0x1abin / MultiTimer · GitCode

【4】MultiTimer博文：【嵌入式开源库】MultiTimer 的使用，一款可无限扩展的软件定时器_multi_timer-CSDN博客

【5】MultiButton+MultiTimer+菜单操作博文：开源按键组件MultiButton支持菜单操作(事件驱动型)-阿里云开发者社区

【注】：我下面的实现没有用到MultiTimer，仅单列出来备查。

三 MultiButton开源库移植

从上面的开源库或者github下载该开源库，主要用到就两个文件 multi_button.c/multi_button.h 。将这两个文件直接添加到自己的工程中，并关联头文件。

到这边编译应该没有问题。

四设计实现--驱动按键

【1】首先初始化自己用到的几个按键GPIO口：

void KNOB_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = KNOB_1_PIN | KNOB_2_PIN | KNOB_3_PIN | KNOB_4_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;   //设置成上拉输入
    GPIO_Init(KNOB_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

【2】由于这边用到了四个按键，申请四个按键结构：

struct Button knob_1;
struct Button knob_2;
struct Button knob_3;
struct Button knob_4;

【3】编写回调函数，绑定按键的GPIO电平读取接口：

u8 knobRead(u8 button_id)
{
	switch(button_id)
	{
		case 0:
			return GPIO_ReadInputDataBit(KNOB_PORT,KNOB_1_PIN);
		case 1:
			return GPIO_ReadInputDataBit(KNOB_PORT,KNOB_2_PIN);
        case 2:
            return GPIO_ReadInputDataBit(KNOB_PORT,KNOB_3_PIN);
        case 3:
            return GPIO_ReadInputDataBit(KNOB_PORT,KNOB_4_PIN);
		default:
			return 0;
	}
}

【4】关联 MultiButton ，使用上面的按键结构以及回调函数初始化按键对象：

button_init(&knob_1, knobRead, 0, 0);
button_init(&knob_2, knobRead, 0, 1);
button_init(&knob_3, knobRead, 0, 2);
button_init(&knob_4, knobRead, 0, 3);

【5】注册按键事件（根据实际需要注册按键事件，不必一次性全注册，我这边只用到点按和长按，所以只注册了 SINGLE_CLICK 和 LONG_PRESS_START 两个事件）。

其中的回调函数 knobCallback_1/2/3/4 先空着，后面需要结合界面切换来实现：

button_attach(&knob_1, SINGLE_CLICK,     knobCallback_1);
button_attach(&knob_1, LONG_PRESS_START, knobCallback_1);
button_attach(&knob_2, SINGLE_CLICK,     knobCallback_2);
button_attach(&knob_2, LONG_PRESS_START, knobCallback_2);
button_attach(&knob_3, SINGLE_CLICK,     knobCallback_3);
button_attach(&knob_3, LONG_PRESS_START, knobCallback_3);
button_attach(&knob_4, SINGLE_CLICK,     knobCallback_4);
button_attach(&knob_4, LONG_PRESS_START, knobCallback_4);

【6】启动按键：

button_start(&knob_1);
button_start(&knob_2);
button_start(&knob_3);
button_start(&knob_4);

【7】将上面【4】【5】【6】的三个步骤整个成一个按键注册接口：

void KNOB_Reg(void)
{
    button_init(&knob_1, knobRead, 0, 0);
    button_init(&knob_2, knobRead, 0, 1);
    button_init(&knob_3, knobRead, 0, 2);
    button_init(&knob_4, knobRead, 0, 3);

    button_attach(&knob_1, SINGLE_CLICK,     knobCallback_1);
    button_attach(&knob_1, LONG_PRESS_START, knobCallback_1);
    button_attach(&knob_2, SINGLE_CLICK,     knobCallback_2);
    button_attach(&knob_2, LONG_PRESS_START, knobCallback_2);
    button_attach(&knob_3, SINGLE_CLICK,     knobCallback_3);
    button_attach(&knob_3, LONG_PRESS_START, knobCallback_3);
    button_attach(&knob_4, SINGLE_CLICK,     knobCallback_4);
    button_attach(&knob_4, LONG_PRESS_START, knobCallback_4);

    button_start(&knob_1);
    button_start(&knob_2);
    button_start(&knob_3);
    button_start(&knob_4);
}

【8】至此，按键驱动还不能生效，还需要添加一个心跳，一般采用5ms间隔定时器来循环调用这个心跳函数，定时器相关函数如下：

//Timer14 5ms定时器
#define TIMER14_ARR  (500-1)
#define TIMER14_PSC  (960-1)

void Timer14_Config(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_StructInit;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM14, ENABLE);//使能定时器时钟

    //定时器基础配置
    TIM_StructInit.TIM_Period = TIMER14_ARR;            //自动重装值
    TIM_StructInit.TIM_Prescaler = TIMER14_PSC;         //预分频系数
    TIM_StructInit.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;    //时钟分频
    TIM_StructInit.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
    TIM_StructInit.TIM_RepetitionCounter = 0;           //不重复计数
    TIM_TimeBaseInit(TIM14, &TIM_StructInit);
    
    //NVIC中断配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM14_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 3;     //数字越小优先级越高
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    TIM_ClearFlag(TIM14, TIM_FLAG_Update);
    TIM_ITConfig(TIM14, TIM_IT_Update, ENABLE);          //使能更新中断
    TIM_Cmd(TIM14, ENABLE);
}

extern void button_ticks(void);
void TIM14_IRQHandler(void)
{
    if(TIM_GetITStatus(TIM14, TIM_IT_Update) != RESET)
    {
        button_ticks();     //旋钮驱动心跳
        TIM_ClearITPendingBit(TIM14, TIM_IT_Update);
    }
}

【9】在主函数的初始化中加上上面几个接口：

void main(void)
{
    //定时器初始化
    Timer14_Config();
    //旋钮初始化/注册
    KNOB_Init();
    KNOB_Reg();

    while(1)
    {
        //...
    }
}

至此，MultiButton 开源库移植完毕，并将所用的四个按钮关联到 MultiButton ，按键事件待扩展。

五设计实现--界面处理

【1】新建头文件，新增界面相关的结构体定义等：

typedef enum tagMenuTree    //菜单树
{
    MENU_MAIN = 0,
    MEUN_LOG
}MENU_TREE;

typedef enum tagEventCode   //事件值
{
    NULL_EVENT = 0,
    KNOB_1_SHORT = 1,
    KNOB_1_LONG  = 2,
    KNOB_2_SHORT = 3,
    KNOB_2_LONG = 4,
    KNOB_3_SHORT = 5,
    KNOB_3_LONG = 6,
    KNOB_4_SHORT = 7,
    KNOB_4_LONG = 8
}EVENT_CODE;

typedef struct tagMenuInfo  //界面信息
{
    u8 cur_page;    //正在执行的界面
    u8 knb_evnt;    //当前触发的事件
}MENU_INFO;
extern MENU_INFO menu;


extern void Menu_Init(MENU_INFO *handle, u8 p_page, u8 p_evnt);
extern void Set_Menu(MENU_INFO *handle, u8 p_page);
extern u8 Get_Menu(MENU_INFO *handle);
extern void Set_Event_Code(MENU_INFO *handle, u8 p_evnt);
extern int Get_Event_Code(MENU_INFO *handle);
extern void Menu_Handler(MENU_INFO *handle);

【2】新建源文件，新增界面相关的接口函数等：

/**************************************************************************
* 函数名称： Menu_Init
* 功能描述： 菜单初始化
**************************************************************************/
void Menu_Init(MENU_INFO *handle, u8 p_page, u8 p_evnt)
{
    memset(handle, 0, sizeof(MENU_INFO));
    handle->cur_page = p_page;
    handle->knb_evnt = p_evnt;
}

/**************************************************************************
* 函数名称： Set_Menu/Get_Menu
* 功能描述： 菜单跳转/获取当前菜单
**************************************************************************/
void Set_Menu(MENU_INFO *handle, u8 p_page)
{
    handle->cur_page = p_page;
}

u8 Get_Menu(MENU_INFO *handle)
{
    return handle->cur_page;
}

/**************************************************************************
* 函数名称： Set_Event_Code/Get_Event_Code
* 功能描述： 设置当前事件值/获取当前事件值
**************************************************************************/
void Set_Event_Code(MENU_INFO *handle, u8 p_evnt)
{
    handle->knb_evnt = p_evnt;
}

int Get_Event_Code(MENU_INFO *handle)
{
    return handle->knb_evnt;
}

【3】结合上述菜单处理函数，关联“设计实现--驱动按键”中的【5】，完善 knobCallback_1/2/3/4 的实现。

主要逻辑就是将按键的动作，通过回调，传递给菜单结构 menu （单列出knobCallback_1，其他按钮的回调一样实现）：

void knobCallback_1(void *p_btn)
{
    u8 btn_event_val; 
    
    btn_event_val = get_button_event((struct Button *)p_btn); 
  
    switch(btn_event_val)
    {
        case SINGLE_CLICK:
            Set_Event_Code(&menu, KNOB_1_SHORT);
            break ;
        case LONG_PRESS_START:
            Set_Event_Code(&menu, KNOB_1_LONG);
            break ;
        default:
            break ;
    }
}

【4】菜单处理函数 Menu_Handler 的实现：

void Menu_Handler(MENU_INFO *handle)
{
	switch(handle->cur_page)
	{
		case MENU_MAIN:
			menuMainHandle(handle->knb_evnt);
			break ;
		case MEUN_LOG:
			menuLogHandle(handle->knb_evnt);
			break ;
		default:
			break ;
	}
    Set_Event_Code(handle, NULL_EVENT);     //及时将事件清除，防止重复触发
}

其中，menuMainHandle/menuLogHandle 就是每个界面的具体实现了：

void menuMainHandle(u8 p_evnt)
{
    cleanAll();  //清屏
    //主界面显示
    
    switch(p_evnt)
    {
        case KNOB_1_SHORT:
            break ;
        case KNOB_1_LONG:
            Set_Menu(&menu, MEUN_LOG);  //进入登录界面
            break ;
        default:
            break;
    }
}

void menuLogHandle(u8 p_evnt)
{
    cleanAll();  //清屏
    //登录界面的显示
    
    switch(p_evnt)
    {
        case KNOB_2_SHORT:
            break ;
        case KNOB_2_LONG:
            Set_Menu(&menu, MENU_MAIN);  //返回主界面
            break ;
        default:
            break;
    }
}

【5】在主函数的初始化中加上上面界面初始化接口，同时界面处理函数置于主循环中执行：

void main(void)
{
    //定时器初始化
    Timer14_Config();
    //旋钮初始化/注册
    KNOB_Init();
    KNOB_Reg();
    //界面初始化
    Menu_Init(&menu, MENU_MAIN, NULL_EVENT);

    while(1)
    {
        Menu_Handler(&menu);  //界面处理函数
        
        LCD_Update();  //用缓存刷新屏幕
        
        //...
    }
}

至此，完成了通过 MultiButton 开源库驱动按键并控制多级界面切换的工作。

上述DEMO中，上电默认进入主界面，可以通过长按 knob_1 进入登陆界面。在登陆界面中，通过长按 knob_2 返回主界面（长按的时间可以在 multi_button.h 中设置）。