NodeMCU(ESP8266)外部中断实现按键单击-双击-长按功能

2021-12-18 更新

B站网友 柳桥风起 分享了一个开源库使用效果更佳，OneButton 这个库功能更齐全，可直接使用，我个人分享的还存在bug，看看就好了，这里也贴出一段个人写的demo代码，当然更推荐的是到github上看原作者代码说明 

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#include <OneButton.h>

OneButton btn = OneButton(D3, false, false);

// 记录按键按下时间
uint32_t clicktime = 0;

/**
 * 处理单击
 */
static void singleClick() {
  Serial.println("按键单击");
}

/**
 * 处理双击
 */
static void doubleClick() {
  Serial.println("按键双击");
}

/**
 * 按键长按开始做的事情
 */
static void longClickStart() {
  Serial.println("按键长按开始");
  clicktime = millis();
}

/**
 * 处理按键长按
 */
static void longClick() {
  Serial.println("按键长按结束");
  Serial.println("按键按下时间：");
  // 这里为啥加1000？ 因为按键长按开始时间时按下一秒后开始计算的，所以就要加上我们原本已经按下的一秒种
  Serial.print(millis()-clicktime+1000);
  // 重置按下时间
  clicktime = 0;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // 添加单击事件函数
  btn.attachClick(singleClick);
  // 添加双击事件函数
  btn.attachDoubleClick(doubleClick);
  // 添加长按事件函数
  btn.attachLongPressStop(longClick);
  // 添加按下事件函数
  btn.attachLongPressStart(longClickStart);
}

void loop() {
  btn.tick();
}

背景

很多时候我们的设备就只有一个按键，但是我们需要的功能却比较多，所以就会围绕一个按键实现多种交互功能，单击，双击，长按可能就是最常见的几种交互了，所以我就想着用nodeMcu(esp8266)也搞一个出来，中途遇到很多的问题，为此便写下这篇笔记记录下来，分享给大家！

效果演示

实现方式

如果只是要实现按键单击功能是比较简单的，只需要读取对应的GPIO的电平信号即可，但是如果我们要实现案件双击，长按此时单纯靠读取电平信号则无法解决此问题。需要使用外部中断来处理按键的状态值。 大概思路就是根据按键按下的时间，和按键回弹的时间，来判断按键是否是第一次按压和按压两次或者长按（这里我也不想不出好的文字来描述此过程，大家看代码就懂了的）！

实现功能

  1. 单击切换LED显示状态
  2. 双击切换LED显示模式 (模式1：亮/灭 、模式2：闪烁/常亮)
  3. 长按超过3秒重启系统

电路图及原理

电路图和原理部分我直接搬运此文章的 ESP8266-12F 中断 ，有兴趣欢迎到原作者处查阅，我只是一个搬运工记录一下。

电路图

电路图

这里的电阻10K左右即可，大到20多K也没问题，切勿放一个小电阻，形成短路主板无法正常工作

外部中断

基于ESP8266的NodeMcu的数字IO的中断功能是通过attachInterrupt，detachInterrupt函数所支持的。
除了D0/GPIO16，中断可以绑定到任意GPIO的引脚上【D0-D10】。
所支持的标准中断类型有：

  • CHANGE（改变沿，电平从低到高或者从高到低）
  • RISING（上升沿，电平从低到高）
  • FALLING（下降沿，电平从高到低）

attachInterrupt(pin, function, mode); 设置触发中断的引脚

  • pin：要设置中断编号，注意，这里不是引脚编号
  • function：中断发生时运行的函数, 这个函数不带任何参数，不返回任何内容
  • Interrupt type/mode：它定义中断被触发的条件方式
    • CHANGE：改变沿，引脚电平从低变为高或者从高变为低时触发中断。
    • RISING：上升沿，引脚电平从低变为高时触发中断。
    • FALLING：下降沿，引脚电平从高变为低时触发中断
  • 返回值： 无

detachInterrupt(pin)； 取消指定引脚的中断

  • pin：中断号
  • 返回值： 无

digitalPinToInterrupt(pin)；获取指定引脚的中断号

  • pin：要获取中断号的GPIO引脚
  • 返回值： 中断号

引脚对应的中断号：

  • D1 -> 5
  • D2 -> 4
  • D4 -> 2
  • D5 -> 14
  • D6 -> 12
  • D7 -> 13
  • D8 -> 15

代码

代码部分参考自CSDN文章Arduino 触摸按键：实现单击，双击，长按功能，稳定无抖动。
感觉作者的代码分享，欢迎查阅原作者代码分享，我只是搬运了一下代码

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#include <ESP8266WiFi.h>

// 按键设置在D8(gpio15)引脚
int touchPin = D2;
// 模式：0：LED亮和灭   1. LED常亮或闪烁    2. 重启系统
int mode = 0;
// 模式0：亮/灭   模式1： 常亮/闪烁
bool isshow = false;
// 按键按下去的时间     按键按起来的时间    第一次按按键的时间
long touchDownTime = 0, touchUpTime = 0, firstTouchTime = 0;
// 是否单击   是否双击
bool isOne = 0, isDouble = 0;
// 按键状态 0：无任何操作，1：单机  2: 双击   3：长按
int touchStatus = 0;

/** 
 * 获取功能菜单
 */
void powerMode()
{
  // 单击判断逻辑
  if (isOne && millis() - firstTouchTime > 150)
  {
    isDouble = 0;
    isOne = 0;
    touchStatus = 1;
  }
  if (touchStatus == 1)
  {
    isshow = (isshow == 0) ? 1 : 0;
  }
  else if (touchStatus == 2)
  {
    mode = (mode == 0) ? 1 : 0;
  }
  // 如果是长按，且按下到按起时间超过五秒，则重启系统
  else if (touchStatus == 3 && (touchUpTime - touchDownTime) >= 3000)
  {
    mode = 3;
  }
  // 重置按键状态
  touchStatus = 0;
}

/**
 * LED闪烁
 */
void lightning()
{
  // 每三百毫秒闪一次LED
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(300);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(300);
}

/**
 * 显示模式0
 */
void showMode0()
{
  digitalWrite(LED_BUILTIN, isshow ? LOW : HIGH);
}

/**
 * 显示模式1
 */
void showMode1()
{
  if (isshow == 1)
  {
    lightning();
  }
  else
  {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  }
}

void setup()
{
  //打开串口
  Serial.begin(119200);
  // 使用板载的LED灯来显示
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  // 设置按键中断（上升沿，引脚电平从低变为高时触发中断。）
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(touchPin), touchDownInterrupt, RISING);
  Serial.println("system is start");
}

void loop()
{
  powerMode();
  if (mode == 0)
  {
    // 模式0
    showMode0();
  }
  else if (mode == 1)
  {
    // 模式1
    showMode1();
  }
  else if (mode == 3)
  {
    // 重启系统
    ESP.restart();
  }
}

/**
 * 按键按下去的中断
 * 
 */
ICACHE_RAM_ATTR void touchDownInterrupt()
{
  // 如果已经按下过一次，且第二次按下的时间不超过150ms则表示双击
  if (isOne && millis() - firstTouchTime <= 150)
  {
    isOne = 0;
    isDouble = 1;
    touchStatus = 2;
  }
  // 记录按下的时间
  touchDownTime = millis();
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(touchPin), touchUpInterrupt, FALLING);
}

/**
 * 按键弹起来的中断
 * 
 */
ICACHE_RAM_ATTR void touchUpInterrupt()
{
  // 记录按键按起时间
  touchUpTime = millis();
  // 按键按下到按起时间超过700毫秒则表示处于长按状态
  if ((touchUpTime - touchDownTime) > 700)
  {
    touchStatus = 3;
  }
  else if (isDouble)
  {
    isDouble = 0;
  }
  else
  {
    isOne = 1;
    firstTouchTime = millis();
  }
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(touchPin), touchDownInterrupt, RISING);
}

参考文章

Arduino 触摸按键：实现单击，双击，长按功能，稳定无抖动。
ESP8266-12F 中断