獲取按鍵值的方式
按鍵作為常用的輸入系統(tǒng)，如何準(zhǔn)確并高效的獲取按鍵值，是一個(gè)經(jīng)常要面對(duì)的問題，常用的按鍵檢測(cè)方式有如下幾種方式：
1. 獨(dú)立按鍵
每個(gè)按鍵的檢測(cè)占用單片機(jī)的一個(gè)GPIO引腳，原理圖如下圖所示：
圖片來源自制核心板原理圖
我們以BTN1按鍵為例，當(dāng)按鍵沒有按下的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)KEY1處的電壓被10K的上拉電阻拉至3.3V，PB14（KEY1）引腳設(shè)為輸入引腳后，程序中讀取該引腳的值將為1，當(dāng)按鍵按下之后，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)KEY1處接地，讀取該輸入引腳的值將為0，進(jìn)而通過此電路實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立按鍵，可以區(qū)分按鍵彈起和按下兩種不同的狀態(tài)。
獨(dú)立按鍵的每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他I/O的狀態(tài)。獨(dú)立按鍵缺點(diǎn)是浪費(fèi)MCU管腳，優(yōu)點(diǎn)是編程比較簡單。
獨(dú)立按鍵的實(shí)現(xiàn)原理詳見我們之前分享的網(wǎng)文：基于鴻蒙OS的按鍵驅(qū)動(dòng)
2. 矩陣按鍵
矩陣按鍵又稱為矩陣鍵盤或稱行列鍵盤，其實(shí)現(xiàn)的原理我們之前分享過如下網(wǎng)文：
這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。在MCU管腳有限的情況下，矩陣按鍵大大的節(jié)省了I/O資源。
3. ADC分壓鍵盤
利用電阻串聯(lián)分壓的原理實(shí)現(xiàn)一個(gè)ADC管腳去檢測(cè)多個(gè)按鍵。
按鍵被按下之后，與ADC引腳相連的點(diǎn)的電壓會(huì)隨著參與分壓的電阻變化而變化，我們只要讓每個(gè)按鍵按下之后的電壓處于不同的區(qū)間，我們理論上就能夠?qū)⒏鱾€(gè)按鍵區(qū)分開。
為了避免由于ADC精度、電阻的誤差或者溫漂等因素造成的按鍵檢測(cè)失效，提高按鍵檢測(cè)的可靠性，我們可以減少按鍵數(shù)量，適當(dāng)放寬各個(gè)按鍵檢測(cè)的電壓范圍。
經(jīng)過上面的分析，獨(dú)立按鍵的方式是最浪費(fèi)GPIO口，矩陣按鍵的效率適中，而ADC分壓實(shí)現(xiàn)的鍵盤使用的GPIO引腳最少。
ADC檢測(cè)按鍵原理
如果Vcc = 3.3V ，那么沒有按鍵被按下時(shí)，ADC為3.3V，如果有按鍵被按下：
我們由上可以看到，一串相同電阻（10K）組成的多個(gè)按鍵，相連按鍵之間的電壓差越來越小，不利于繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)展。
為了方便對(duì)比，如果 +5V 換成 3.3V ，那么沒有按鍵被按下時(shí)，ADC為3.3V，如果有按鍵被按下：
由上我們看出，這組電阻組成的多個(gè)按鍵檢測(cè)電路，相鄰按鍵之間的電壓差值基本在0.3V左右，可以在此電路基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)成更多的按鍵掃描電路。
有了上面的經(jīng)驗(yàn)，大家算一下下圖中，不同按鍵按下的話，ADC的值應(yīng)該為多少呢？
按鍵原理圖
核心板左下角的按鍵S2的原理圖：
OLED板上的按鍵1和按鍵2的原理圖：
由上面兩個(gè)原理圖可知，三個(gè)按鍵都是與GPIO_05這個(gè)引腳相連，GPIO_05引腳還具有ADC功能。
根據(jù)上面ADC分壓的原理我們可知，當(dāng)三個(gè)按鍵按下時(shí)，GPIO_05處的理論電壓如下：
獲取ADC值
官方手冊(cè)ADC功能描述如下：
1. 引腳初始化
由于GPIO_05默認(rèn)被復(fù)用為串口引腳，我們這里要想使用ADC功能，而上圖表格中沒有對(duì)應(yīng)的ADC復(fù)用信號(hào)，所以我們只需要將GPIO_05設(shè)為普通GPIO輸入引腳即可。初始化代碼如下：
(hi_void)hi_gpio_init();
hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_5, HI_IO_FUNC_GPIO_5_GPIO);
ret = hi_gpio_set_dir(HI_GPIO_IDX_5, HI_GPIO_DIR_IN);
if (ret != HI_ERR_SUCCESS) {
printf("===== ERROR ======gpio -> hi_gpio_set_dir1 ret:%d\r\n", ret);
return;
}2. 獲取ADC值
這里使用hi_adc_read函數(shù)獲取adc的值，為了使得到的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集，然后將得到的數(shù)據(jù)緩存到數(shù)組中，然后再對(duì)數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理。
memset_s(g_adc_buf, sizeof(g_adc_buf), 0x0, sizeof(g_adc_buf));
for (i = 0; i < ADC_TEST_LENGTH; i++) {
ret = hi_adc_read((hi_adc_channel_index)HI_ADC_CHANNEL_2, &data, HI_ADC_EQU_MODEL_1, HI_ADC_CUR_BAIS_DEFAULT, 0);
if (ret != HI_ERR_SUCCESS) {
printf("ADC Read Fail\n");
return;
}
g_adc_buf[i] = data;
}其中函數(shù)hi_adc_read在如下文件中實(shí)現(xiàn)：
\vendor\hisi\hi3861\hi3861\platform\drivers\adc\hi_adc.c
3. 對(duì)數(shù)組中的ADC值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算方法為取這些數(shù)據(jù)的和，然后減去其中的最大值和最小值，然后再取平均值。
hi_u32 i;
float vlt_max = 0;
float vlt_min = VLT_MIN;
float vlt_sum = 0;
float vlt_val = 0;
hi_u16 vlt;
for (i = 0; i < data_len; i++) {
vlt = g_adc_buf[i];
float voltage = hi_adc_convert_to_voltage(vlt);
vlt_max = (voltage > vlt_max) ? voltage : vlt_max;
vlt_min = (voltage < vlt_min) ? voltage : vlt_min;
vlt_sum += voltage;
}
vlt_val = (vlt_sum - vlt_min - vlt_max) / (data_len - 2.0);其中函數(shù)hi_adc_convert_to_voltage的實(shí)現(xiàn)位于：\vendor\hisi\hi3861\hi3861\platform\drivers\adc\hi_adc.c
串口打印輸出
為了按鍵能夠準(zhǔn)確識(shí)別，我們首先要知道各個(gè)按鍵被按下時(shí)，ADC的值的范圍，我們?cè)诔绦蛑蝎@取GPIO_05 引腳處的ADC值，利用下面的函數(shù)進(jìn)行打印輸出，進(jìn)而觀察各種狀態(tài)下，ADC的值是多少：
printf("KEY adc value is %f \r\n",key_adc_value);具體打印輸出如下：
1. 常態(tài)沒有按鍵按下時(shí)，ADC值的范圍在 3.262 ~ 3.266之間，串口打印輸出如下：
2. 當(dāng)按下按鍵S2（核心板）時(shí)，ADC值的范圍在 0.214 ~ 0.218之間，串口打印輸出如下：
3. 當(dāng)按下按鍵S1（OLED）時(shí)，ADC值的范圍在 0.569 ~ 0.573之間，串口打印輸出如下：
4. 當(dāng)按下按鍵S2（OLED）時(shí)，ADC值的范圍在 0.970 ~ 0.974之間，串口打印輸出如下：
5. 結(jié)果匯總
對(duì)比串口打印的ADC值和理論計(jì)算值，我們可以看出兩者的實(shí)際偏差不是很大，而且值相對(duì)穩(wěn)定，我們只需要在實(shí)際值基礎(chǔ)上增加一個(gè)偏差，比如0.15 V，即可區(qū)分出板子上的三個(gè)按鍵。
6. 按adc值的范圍區(qū)間，判斷按鍵值
具體判斷的實(shí)現(xiàn)如下：
if(vlt_val < 0.3))
{
if(key_flag == 0)
{
key_flag = 1;
key_status = KEY_EVENT_S2_CORE;
}
}
if((vlt_val > 0.4) && (vlt_val < 0.7))
{
if(key_flag == 0)
{
key_flag = 1;
key_status = KEY_EVENT_S1_OLED;
}
}
if((vlt_val > 0.8) && (vlt_val < 1.1))
{
if(key_flag == 0)
{
key_flag = 1;
key_status = KEY_EVENT_S2_OLED;
}
}
if(vlt_val > 3.0)
{
key_flag = 0;
key_status = KEY_EVENT_NONE;
}7. 編譯腳本文件BUILD.gn
工程中兩個(gè)編譯使用的BUILD.gn腳本文件具體實(shí)現(xiàn)如下圖所示：
獲得HiBurn軟件
1. 解壓DevEcoDeviceTool-1.0.0.zip
此文件，在下面網(wǎng)文中分享過，可以自提：HarmonyOS智能設(shè)備開發(fā)工具—DevEco Device Tool 安裝配置
2. 將解壓后生成的.vsix文件重命名為.zip結(jié)尾的任意名稱，比如：DevEcoDeviceTool-1.0.0-temp.zip ， 然后解壓此文件。
3. 在 \devicetool-device-1.0.0.0\extension\deveco\tools 文件夾下即有HiBurn.exe 文件。
使用HiBurn燒寫.bin文件至Hi3861
- 雙擊HiBurn.exe文件，在彈出界面中，選擇菜單：Setting-->Com settings ，在彈出窗口中，Baud選擇一個(gè)稍微高點(diǎn)的波特率，加快文件傳輸速度；
- 選擇Hi3861核心板對(duì)應(yīng)的串口，點(diǎn)擊“Select file”按鈕，選擇要下載的固件文件：Hi3861_wifiiot_app_allinone.bin，我們打開此文件之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)下面列表中出現(xiàn)了三個(gè)文件，實(shí)際上這個(gè).bin文件由列表中的三個(gè)文件組成。勾選“Auto burn”復(fù)選框，然后選擇“Connect”按鈕，進(jìn)入如下待下載界面：
- 復(fù)位核心板模塊，進(jìn)入下載模式，下載完成后點(diǎn)擊“Disconnect”按鈕斷開連接。
和DevEco Device Tool方式對(duì)比
使用HiBurn燒錄相對(duì)于VSCode中使用DevEco Device Tool燒錄而言，好處主要有以下幾點(diǎn)：
1. 不依賴VSCode，所以下面網(wǎng)文的配置過程可以省略了；
HarmonyOS智能設(shè)備開發(fā)工具—DevEco Device Tool 安裝配置
2. 下載速度更快，HiBurn.exe最大波特率可以設(shè)置到4000000，而DevEco Device Tool最大只能為921600，是它的4.34倍；
HiBurn方式燒錄的缺點(diǎn)主要是：
1. 燒錄完成標(biāo)志不是很明顯，需要認(rèn)真觀察；2. 燒錄完成之后需要手動(dòng)點(diǎn)Disconnect，主動(dòng)斷開連接，否則將一直占用此串口；如果在未斷開的情況下，再次按了一下RESET按鍵，HiBurn軟件將會(huì)再一次對(duì)固件進(jìn)行燒錄。
結(jié)果展示
依次按三次Hi3861開發(fā)套件上的三個(gè)按鍵S2(CORE)、S1(OLED)、S2(OLED)，串口打印輸出如下：
ADC獲取的電壓波動(dòng)在我們?cè)O(shè)定的范圍內(nèi)，所以我們看到能夠正確的識(shí)別對(duì)應(yīng)的按鍵。
小結(jié)
學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的思想，自己可以使用自己的板子實(shí)現(xiàn)一下，無論51單片機(jī)還是STM32作為主控，實(shí)現(xiàn)的原理都是一樣的，文中提供的代碼，除了獲取ADC值的方式不一樣外，其他代碼都是可以通用參考的。