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一、前言
由于普通Delay延时函数会出现阻塞主函数的运行，会发生主函数变慢或者停止的情况，在没有使用RTOS的情况应该如何实现非阻塞呢，以下为个人学习经验分享，学习来自江科大。
二、关于实现非阻塞的办法
2.1 中断类型的选择
肯定是中断的办法来实现非阻塞的作用，但是我们使用的不是普通的IO口接收到什么信号就进入中断，这个办法进入的中断难免会有一些按键抖动，因此，我们使用定时器中断
2.2 定时器中断
那么定时器中断为什么能够实现非阻塞呢？我们是用这个办法来解决的，如下图：
我们设置为每20ms进入定时中断读取一次引脚的值，然后读取本次的引脚值和保存上一次的引脚值，然后进行两次的值的分析：
两次都为1，则为松开按键状态
上次是1，本次是0，则为刚按下按键状态
上次是0，本次是1，则为刚松开按键状态
由于我们使用了定时器隔开读数的原因，所以我们避免了使用Delay延迟函数，所以我们实现了不阻塞主函数！
二、程序流程图
2.1 状态S=0空闲状态
状态：空闲状态，也就是我们按键未按下的状态
功能：检测按键是否按下（跳出当前状态的判断）
状态转移：按键按下，然后转去状态1，并设定长按的时间
2.2 状态S=1按键判断长按还是其他的事件
状态：按键已按下状态，也就是我们按键刚按下去的状态
功能：检测按键是否松开（跳出当前状态的判断）
功能：等待上面设计的长按时间是否结束（跳出当前状态的判断）
状态转移：按键松开，然后转去状态2，并设定双击等待的时间
状态转移：长按时间到，然后转去状态4，并设定重复的时间（多久重复一次），设置长按标志位LONG
2.3 状态S=2按键判断双击或者单击
状态：按键松开状态，也就是我们按键刚松开的状态
功能：检测按键是否按下（跳出当前状态的判断）
功能：等待上面设计的双击时间是否结束（跳出当前状态的判断）
状态转移：按键按下，然后转去状态3，并设置双击标志位DOUBLE
状态转移：双击时间到，然后重置状态，回到状态0并设置单击标志位SINGLE
2.4 状态S=3按键已双击状态
状态：按键已双击状态，也就是已经判断完双击事件啦
功能：检测按键是否松开（跳出当前状态的判断）
状态转移：按键松开，然后重置状态，返回初始状态
2.5 状态S=4长按状态
状态：按键长按状态，一直按着就一直循环，然后置重复事件REPEAT
功能：检测按键是否松开（跳出当前状态的判断）
功能：等待重复时间（当时间到后重复执行当前状态的功能）
状态转移：重复时间到了，然后再设置重复时间，将当前状态再执行一次
状态转移：按键松开，然后重置状态，返回初始状态
三、编写代码
3.1 按键初始化
/**
* @brief 按键GPIO初始化函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 配置按键对应的GPIO引脚
* KEY_1(PB1)、KEY_2(PB11): 上拉输入，按下时读取为0
* KEY_3(PB13)、KEY_4(PB15): 下拉输入，按下时读取为1
*/
void Key_Init(void)
{
// 使能GPIOB时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 配置KEY_1(PB1)和KEY_2(PB11)为上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 配置KEY_3(PB13)和KEY_4(PB15)为下拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; // 下拉输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}初始化就不多说啦，正常输入模式就可以。
3.2 获取按键当前的状态
/* 按键编号定义 */
#define KEY_1 0 // 按键1编号 (对应PB1，上拉输入)
#define KEY_2 1 // 按键2编号 (对应PB11，上拉输入)
#define KEY_3 2 // 按键3编号 (对应PB13，下拉输入)
#define KEY_4 3 // 按键4编号 (对应PB15，下拉输入)
/**
* @brief 获取按键物理状态
* @param n 按键编号 (KEY_1, KEY_2, KEY_3, KEY_4)
* @retval KEY_PRESSED: 按键被按下, KEY_UNPRESSED: 按键未被按下
* @description 读取指定按键的当前物理状态
* KEY_1(PB1)、KEY_2(PB11): 低电平有效
* KEY_3(PB13)、KEY_4(PB15): 高电平有效
*/
uint8_t Key_GetState(uint8_t n)
{
if (n == KEY_1)
{
// KEY_1上拉输入，按下时为低电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_2)
{
// KEY_2上拉输入，按下时为低电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_3)
{
// KEY_3下拉输入，按下时为高电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 1)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_4)
{
// KEY_4下拉输入，按下时为高电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_15) == 1)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
return KEY_UNPRESSED;
}获取指定按键的物理状态（也就是高低电平），然后来识别是否按下之类的，用来变成之后代码的合成材料
3.3 按键状态机处理函数
/* 按键数量配置 */
#define KEY_COUNT 4 // 系统支持的按键总数
/* 按键状态标志位定义 */
#define KEY_HOLD 0x01 // 按键保持按下状态
#define KEY_DOWN 0x02 // 按键刚按下瞬间
#define KEY_UP 0x04 // 按键刚松开瞬间
#define KEY_SINGLE 0x08 // 按键单击
#define KEY_DOUBLE 0x10 // 按键双击
#define KEY_LONG 0x20 // 按键长按
#define KEY_REPEAT 0x40 // 按键连按（长按后的重复触发）
/**
* @brief 按键状态机处理函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 按键扫描和状态处理的核心函数，需要定时调用（建议1ms调用一次）
* 实现了完整的按键状态机，支持以下功能：
* - KEY_HOLD: 按键保持按下状态
* - KEY_DOWN: 按键刚按下瞬间
* - KEY_UP: 按键刚松开瞬间
* - KEY_SINGLE: 按键单击（在双击检测时间内只按一次）
* - KEY_DOUBLE: 按键双击（在指定时间内按两次）
* - KEY_LONG: 按键长按（超过长按时间阈值）
* - KEY_REPEAT: 按键连按（长按后的重复触发）
*
* @note 状态机说明：
* S[i] = 0: 空闲状态，等待按键按下
* S[i] = 1: 第一次按下状态，等待松开或长按超时
* S[i] = 2: 第一次松开状态，等待第二次按下或双击超时
* S[i] = 3: 双击确认状态，等待第二次松开
* S[i] = 4: 长按状态，等待松开或重复触发
*/
void Key_Tick(void)
{
static uint8_t Count, i; // Count: 扫描计数器, i: 循环变量
static uint8_t CurrState[KEY_COUNT], PrevState[KEY_COUNT]; // 当前状态和前一次状态
static uint8_t S[KEY_COUNT]; // 状态机状态数组
static uint16_t Time[KEY_COUNT]; // 定时器数组
// 所有按键的定时器递减
for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++)
{
if (Time[i] > 0)
{
Time[i] --;
}
}
// 每20ms扫描一次按键状态（假设本函数每1ms调用一次）
Count ++;
if (Count >= 20)
{
Count = 0;
// 遍历所有按键
for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++)
{
// 更新按键状态
PrevState[i] = CurrState[i];
CurrState[i] = Key_GetState(i);
// 处理KEY_HOLD状态
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_HOLD; // 按键按下时置位HOLD标志
}
else
{
Key_Flag[i] &= ~KEY_HOLD; // 按键松开时清除HOLD标志
}
// 处理KEY_DOWN状态（上升沿检测）
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED && PrevState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_DOWN;
}
// 处理KEY_UP状态（下降沿检测）
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED && PrevState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_UP;
}
// 按键状态机处理
if (S[i] == 0) // 状态0: 空闲状态
{
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Time[i] = KEY_TIME_LONG; // 设置长按计时器
S[i] = 1; // 转到状态1
}
}
else if (S[i] == 1) // 状态1: 第一次按下状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
Time[i] = KEY_TIME_DOUBLE; // 设置双击检测计时器
S[i] = 2; // 转到状态2
}
else if (Time[i] == 0) // 长按时间到
{
Time[i] = KEY_TIME_REPEAT; // 设置重复触发计时器
Key_Flag[i] |= KEY_LONG; // 置位长按标志
S[i] = 4; // 转到状态4
}
}
else if (S[i] == 2) // 状态2: 第一次松开状态
{
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_DOUBLE; // 置位双击标志
S[i] = 3; // 转到状态3
}
else if (Time[i] == 0) // 双击检测时间到
{
Key_Flag[i] |= KEY_SINGLE; // 置位单击标志
S[i] = 0; // 回到状态0
}
}
else if (S[i] == 3) // 状态3: 双击确认状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
S[i] = 0; // 回到状态0
}
}
else if (S[i] == 4) // 状态4: 长按状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
S[i] = 0; // 回到状态0
}
else if (Time[i] == 0) // 重复触发时间到
{
Time[i] = KEY_TIME_REPEAT; // 重新设置重复触发计时器
Key_Flag[i] |= KEY_REPEAT; // 置位重复触发标志
S[i] = 4; // 保持状态4
}
}
}
}
}该代码是放在定时器中断函数里面的！！这个记住了，定时器是每隔1ms调用一次这个函数；
由于Count ++，每1ms加一次，记到20次则为20ms，所以每隔20ms处理一次状态机；
然后和上述的一样，进行当前和之前电平状态的对比，就可以知道当前的按键的物理状态；
然后根据流程图进行代码的编写，比如状态0通过按下按键跳到状态1，然后设置长按定时，也就是这样
if (S[i] == 0) // 状态0: 空闲状态
{
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Time[i] = KEY_TIME_LONG; // 设置长按计时器
S[i] = 1; // 转到状态1
}
}
以此类推即可！！
四、完整代码
4.1 定时器中断初始化
#include "stm32f10x.h" // Device header
void Timer_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIM_InternalClockConfig(TIM2);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 1000 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
*/
4.2 按键初始化
/**
* @file Key.c
* @brief 全功能按键非阻塞式实现源文件
* @author STM32江科大
* @date 2025年8月6日
* @description 实现多种按键检测功能，包括按下、松开、单击、双击、长按、连按等
* 采用状态机方式实现，支持非阻塞式检测
*/
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Key.h"
/* 按键物理状态定义 */
#define KEY_PRESSED 1 // 按键被按下的物理状态
#define KEY_UNPRESSED 0 // 按键未被按下的物理状态
/* 按键时间参数定义 (单位: ms) */
#define KEY_TIME_DOUBLE 200 // 双击间隔时间阈值
#define KEY_TIME_LONG 2000 // 长按时间阈值
#define KEY_TIME_REPEAT 100 // 连按重复间隔时间
/* 按键状态标志数组 */
uint8_t Key_Flag[KEY_COUNT]; // 存储各按键的状态标志位
/**
* @brief 按键GPIO初始化函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 配置按键对应的GPIO引脚
* KEY_1(PB1)、KEY_2(PB11): 上拉输入，按下时读取为0
* KEY_3(PB13)、KEY_4(PB15): 下拉输入，按下时读取为1
*/
void Key_Init(void)
{
// 使能GPIOB时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 配置KEY_1(PB1)和KEY_2(PB11)为上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 配置KEY_3(PB13)和KEY_4(PB15)为下拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; // 下拉输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
/**
* @brief 获取按键物理状态
* @param n 按键编号 (KEY_1, KEY_2, KEY_3, KEY_4)
* @retval KEY_PRESSED: 按键被按下, KEY_UNPRESSED: 按键未被按下
* @description 读取指定按键的当前物理状态
* KEY_1(PB1)、KEY_2(PB11): 低电平有效
* KEY_3(PB13)、KEY_4(PB15): 高电平有效
*/
uint8_t Key_GetState(uint8_t n)
{
if (n == KEY_1)
{
// KEY_1上拉输入，按下时为低电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_2)
{
// KEY_2上拉输入，按下时为低电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_3)
{
// KEY_3下拉输入，按下时为高电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13) == 1)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
else if (n == KEY_4)
{
// KEY_4下拉输入，按下时为高电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_15) == 1)
{
return KEY_PRESSED;
}
}
return KEY_UNPRESSED;
}
/**
* @brief 检测按键状态
* @param n 按键编号 (KEY_1, KEY_2, KEY_3, KEY_4)
* @param Flag 要检测的状态标志位 (KEY_HOLD, KEY_DOWN, KEY_UP, KEY_SINGLE, KEY_DOUBLE, KEY_LONG, KEY_REPEAT)
* @retval 1: 指定状态发生, 0: 指定状态未发生
* @description 检测指定按键的指定状态是否发生
* 除了KEY_HOLD状态会持续保持外，其他状态在检测后会自动清除
*/
uint8_t Key_Check(uint8_t n, uint8_t Flag)
{
// 检查指定按键的指定标志位是否置位
if (Key_Flag[n] & Flag)
{
// 除了KEY_HOLD外，其他标志位检测后自动清除
if (Flag != KEY_HOLD)
{
Key_Flag[n] &= ~Flag; // 清除对应标志位
}
return 1;
}
return 0;
}
/**
* @brief 按键状态机处理函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 按键扫描和状态处理的核心函数，需要定时调用（建议1ms调用一次）
* 实现了完整的按键状态机，支持以下功能：
* - KEY_HOLD: 按键保持按下状态
* - KEY_DOWN: 按键刚按下瞬间
* - KEY_UP: 按键刚松开瞬间
* - KEY_SINGLE: 按键单击（在双击检测时间内只按一次）
* - KEY_DOUBLE: 按键双击（在指定时间内按两次）
* - KEY_LONG: 按键长按（超过长按时间阈值）
* - KEY_REPEAT: 按键连按（长按后的重复触发）
*
* @note 状态机说明：
* S[i] = 0: 空闲状态，等待按键按下
* S[i] = 1: 第一次按下状态，等待松开或长按超时
* S[i] = 2: 第一次松开状态，等待第二次按下或双击超时
* S[i] = 3: 双击确认状态，等待第二次松开
* S[i] = 4: 长按状态，等待松开或重复触发
*/
void Key_Tick(void)
{
static uint8_t Count, i; // Count: 扫描计数器, i: 循环变量
static uint8_t CurrState[KEY_COUNT], PrevState[KEY_COUNT]; // 当前状态和前一次状态
static uint8_t S[KEY_COUNT]; // 状态机状态数组
static uint16_t Time[KEY_COUNT]; // 定时器数组
// 所有按键的定时器递减
for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++)
{
if (Time[i] > 0)
{
Time[i] --;
}
}
// 每20ms扫描一次按键状态（假设本函数每1ms调用一次）
Count ++;
if (Count >= 20)
{
Count = 0;
// 遍历所有按键
for (i = 0; i < KEY_COUNT; i ++)
{
// 更新按键状态
PrevState[i] = CurrState[i];
CurrState[i] = Key_GetState(i);
// 处理KEY_HOLD状态
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_HOLD; // 按键按下时置位HOLD标志
}
else
{
Key_Flag[i] &= ~KEY_HOLD; // 按键松开时清除HOLD标志
}
// 处理KEY_DOWN状态（上升沿检测）
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED && PrevState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_DOWN;
}
// 处理KEY_UP状态（下降沿检测）
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED && PrevState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_UP;
}
// 按键状态机处理
if (S[i] == 0) // 状态0: 空闲状态
{
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Time[i] = KEY_TIME_LONG; // 设置长按计时器
S[i] = 1; // 转到状态1
}
}
else if (S[i] == 1) // 状态1: 第一次按下状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
Time[i] = KEY_TIME_DOUBLE; // 设置双击检测计时器
S[i] = 2; // 转到状态2
}
else if (Time[i] == 0) // 长按时间到
{
Time[i] = KEY_TIME_REPEAT; // 设置重复触发计时器
Key_Flag[i] |= KEY_LONG; // 置位长按标志
S[i] = 4; // 转到状态4
}
}
else if (S[i] == 2) // 状态2: 第一次松开状态
{
if (CurrState[i] == KEY_PRESSED)
{
Key_Flag[i] |= KEY_DOUBLE; // 置位双击标志
S[i] = 3; // 转到状态3
}
else if (Time[i] == 0) // 双击检测时间到
{
Key_Flag[i] |= KEY_SINGLE; // 置位单击标志
S[i] = 0; // 回到状态0
}
}
else if (S[i] == 3) // 状态3: 双击确认状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
S[i] = 0; // 回到状态0
}
}
else if (S[i] == 4) // 状态4: 长按状态
{
if (CurrState[i] == KEY_UNPRESSED)
{
S[i] = 0; // 回到状态0
}
else if (Time[i] == 0) // 重复触发时间到
{
Time[i] = KEY_TIME_REPEAT; // 重新设置重复触发计时器
Key_Flag[i] |= KEY_REPEAT; // 置位重复触发标志
S[i] = 4; // 保持状态4
}
}
}
}
}
/**
* @file Key.h
* @brief 全功能按键非阻塞式实现头文件
* @author STM32江科大
* @date 2025年8月6日
* @description 实现多种按键检测功能，包括按下、松开、单击、双击、长按、连按等
*/
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
/* 按键数量配置 */
#define KEY_COUNT 4 // 系统支持的按键总数
/* 按键编号定义 */
#define KEY_1 0 // 按键1编号 (对应PB1，上拉输入)
#define KEY_2 1 // 按键2编号 (对应PB11，上拉输入)
#define KEY_3 2 // 按键3编号 (对应PB13，下拉输入)
#define KEY_4 3 // 按键4编号 (对应PB15，下拉输入)
/* 按键状态标志位定义 */
#define KEY_HOLD 0x01 // 按键保持按下状态
#define KEY_DOWN 0x02 // 按键刚按下瞬间
#define KEY_UP 0x04 // 按键刚松开瞬间
#define KEY_SINGLE 0x08 // 按键单击
#define KEY_DOUBLE 0x10 // 按键双击
#define KEY_LONG 0x20 // 按键长按
#define KEY_REPEAT 0x40 // 按键连按（长按后的重复触发）
/**
* @brief 按键初始化函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 初始化按键对应的GPIO引脚，配置为输入模式
*/
void Key_Init(void);
/**
* @brief 按键状态检测函数
* @param n 按键编号 (KEY_1, KEY_2, KEY_3, KEY_4)
* @param Flag 要检测的按键状态标志位
* @retval 1: 指定状态发生, 0: 指定状态未发生
* @description 检测指定按键的指定状态是否发生，除KEY_HOLD外，其他状态检测后会自动清除
*/
uint8_t Key_Check(uint8_t n, uint8_t Flag);
/**
* @brief 按键扫描处理函数
* @param 无
* @retval 无
* @description 按键状态机处理函数，需要定时调用（建议1ms调用一次）
* 处理所有按键的状态转换和事件检测
*/
void Key_Tick(void);
#endif