基于EsDA MPC-ZC1快速实现按键高级应用

按键是嵌入式产品常用的人机交互方式。为了更好的结构设计、更低的制造成本，对按键功能会有更高的要求，常见有单击、双击和长按等需求。本文将基于 EsDA 开发套件介绍如何快速完成按键业务的开发。  

 简介

按键主要是指轻触式按键，一种常用的电子开关，通过施加压力，使内部金属弹片接触，形成接通；撤销压力时接触点断开连接，从而产生关断效果，其物理特性正好对应到软件中的二进制状态。 EsDA 平台在使用按键功能时，只需要通过拖拽节点、连线绘制流图，即可实现按键信号捕获与处理，大大地简化了开发流程，缩短了项目开发周期，为客户产品抢占市场提供先机。 项目开发过程，除去单一的识别按下、松开等单击事件外，还经常需要支持双击、三击和长按等复杂事件。本文主要论述如何通过 EsDA 开发平台和 MPC-ZC1 工控单板快速实现按键的多种应用场景。

  按键相关节点介绍

按键相关的节点有button和button_expand，用户可在AWFlow Designer中查看相关介绍。button节点用于绑定IO，配置按键高、低电平触发模式，实现基础的按键功能；button_expand节点用于统计处理button节点的行为，并输出给下一个消费者，是对button按键节点功能进行的扩展。

1. button节点

button节点与GPIO绑定之后，即可实时读取到按键的状态，当用户按下/松开按键时，该节点即可输出相应的物理状态（当用户按下按键时，节点输出"on"，当用户松开按键时，节点输出"off"）。其主要属性如下：

显示名称：在流图显示上所展示的名称，用户可自行修改；

对应的GPIO编号： 按键信号引脚所接的引脚编号；

触发条件：可选择是下降沿触发（fall），还是上升沿触发（up），具体模式由用户的硬件模块电路的实现方式决定；

输出变量：在按键按下时输出on，松开时输出off，在初始化完成以及按钮状态发生改变的时候会输出当前状态。

2. button_expand节点

2.1 节点功能简介


button_expand节点为按键节点button的扩展信号处理节点，主要配合button节点进行使用，其主要功能为监控button节点的输出信号情况，从而判断按键触发方式如单击、双击、连击、长按等等。 该节点主要包含两大类主模式，分别为触发条件模式与行为统计模式。触发条件模式，当button的信息情况符合预先设定时，节点将直接触发，同时不会设置payload属性。行为统计模式，该模式下将对button的信息情况进行次数统计，同时会设置payload属性将结果进行输出。


2.2 八种操作模式

cycle mode（trigger）: 用户在周期时间内按下指定次数的按键时，该节点将触发输出；

continuous mode（trigger）: 用户连续按下按键，且每次按键的时间小于设定时间间隔，将进行累加，直至超出设定间隔时，统计按键次数，若符合设定次数，该节点将触发输出；

press-release mode（trigger）: 用户按下按键后持续一段时间再松开，统计按下-松开的时间，若持续时间在设定的时间段内，该节点将触发输出；

keep press mode（trigger）: 用户按下按键持续不放，若持续时间超过设定时间，该节点将触发输出；

cycle mode（statistical）: 统计用户在周期时间内按下的按键次数，然后通过msg.payload（int）传给后续的节点；

continuous mode（statistical）: 用户连续按下按键，且每次按键的时间小于设定时间间隔，将进行累加，直至超出设定间隔时，统计按键次数后通过msg.payload（int）传给后续的节点；

press-release mode（statistical）: 用户按下按键后持续一段时间再松开，节点记录按键持续的时间，然后通过msg.payload（int，单位ms）传给后续的节点；

keep press mode（statistical）: 用户按下按键持续不放，在持续期内，每超用户设定的周期时间将输出一次按键按下至此刻的时间统计。

* 若论功能模式，则可分为两大类，分别为trigger模式（四种）和statistical模式（四种）。同种操作码类型下，trigger模式与statistical模式可以相互替换，但对流图和数据的处理却有一定的区别。具体区别在后续详细讲解。


2.3 输入变量


由button节点所输出的信号对象。

2.4 输出变量


节点的主题，用户可自行设置。  

  应用案例

本应用将通过4个应用案例，分别讲解cycle mode（trigger）、continuous mode（trigger）、press-release mode（trigger）和keep press mode（trigger）操作类型的应用。

硬件连接

按键模块引脚展示

* 该模块为下降沿触发，故流图中的button节点，选择下降沿触发方式。

按键模块与ZC1板连接情况

1. cycle mode（trigger）模式实验

1.1 实验简介

本实验使用 MPC-ZC1 板载的 红色LED、绿色LED 作为实验结果指示灯。本实验中，通过LED的不同显示状态来指示不同的按键事件，对应关系如下表。

操作	事件	效果
单击	开启红灯	led灯中 红灯亮
双击	开启绿灯	led灯中 绿灯亮
三击	关闭所有灯光	led灯 熄灭

1.2 流图设计

其中，单击、双击、三击名称节点，均为button_expand节点，只是显示名称不同而已。同理，显示名称为开启红灯、开启绿灯、关闭所有灯光节点，均为fscript类型节点。显示名称为红灯、绿灯节点均为led类型节点。

1.3 button_expand节点

1.3.1 单击名称节点

cycle mode(trigger): 用户在周期时间内按下指定次数的按键时，该节点将触发输出；

周期时间为800ms: 表示一次触发实限为800ms，及800ms内按下指定次数即可触发该节点；

冷却时间为1200ms: 表示该节点被触发后，需要的冷却时间1200ms，该时间内再次按下将不会触发节点，且节点冷却时间重新计算；

按键次数为1: 表示在指定周期且非冷却时间内按下1次，即可触发该节点；

主题和显示名称: 用户可自行配置，主题为传递给下一个节点的msg.topic参数，显示名称为在流图上节点显示的名字。

该节点主要实现功能为，在800ms周期内，按键被按下一次，节点触发，冷却时间1200ms满后可再次触发。

1.3.2 双击节点

* 该节点配置与单击名称节点同理，区别在于按键次数修改为2，即同一周期内只按下两次，即可触发，且主题配置为双击，周期时间配置为1200ms，冷却时间配置为800ms。用户可参照上一小节cycle mode（trigger）模式实验-单击名称节点配置讲解。

1.3.3 三击节点

* 该节点配置与单击名称节点同理，区别在于按键次数修改为3，即同一周期内只按下三次，即可触发，且主题配置为三击，周期时间配置为1600ms，冷却时间配置为400ms。用户可参照上一小节cycle mode（trigger）模式实验-单击名称节点配置讲解。

1.4 fscript节点

1.4.1 开启红灯节点

if(msg.topic == "单击"){

    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息单击，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。 1.4.2 开启绿灯节点

if(msg.topic == "双击"){
    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息双击，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。   1.4.3 关闭所有灯光节点

if(msg.topic == "三击"){
    output.payload = 0

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息三击，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为0。由于下一个节点，连接了led节点，即为关灯。

1.5 led节点

红灯节点

 

绿灯节点

1.6 实验现象

依次对按键进行单击、双击和三击操作。

单击

红灯亮起

 

双击

绿灯亮起

 

三击

两灯都熄灭

2. continuous mode（trigger）模式实验

2.1 实验简介

本实验将与cycle mode（trigger）模式实验所实现的功能相同，不同点在于使用的button_expand节点的操作模式为continuous mode（trigger）。

2.2 流图设计

* 同cycle mode（trigger）模式实验流图。

2.3 button_expand节点

2.3.1 单击节点

continuous mode(trigger)模式：用户连续按下按键，且每次按键的时间小于设定时间间隔，将进行累加，直至超出设定间隔时，统计按键次数，若符合设定次数，该节点将触发输出；

动作间隔时间为500ms： 表示用户前一次按下与后一次按下间隔时间，如果小于500ms，则进行计数。如果大于500ms时，则停止计数；

按键次数为1：当停止计数时，计数次数为1，则触发该节点；

主题为单击：表示节点触发时，输出给下一个节点的topic信息为"单击"。

2.3.2 双击节点

* 该节点配置与单击名称节点同理，区别在于按键次数修改为2，主题配置为双击。用户可参照上一小节continuous mode（trigger）模式实验-单击名称节点配置讲解。

2.3.3 三击节点

* 该节点配置与单击名称节点同理，区别在于按键次数修改为3，主题配置为三击。用户可参照上一小节continuous mode（trigger）模式实验-单击名称节点配置讲解。

2.4 其余节点配置 * 同cycle mode（trigger）模式实验中其他节点配置。 2.5 实验现象

依次对按键进行单击、双击和三击操作。

led灯显示情况

同cycle mode（trigger）模式实验中led灯显示情况。


3. press-release mode（trigger）模式实验





3.1 实验简介

本实验主要使用板子上所焊接好的led灯模块，该模块一共有两种灯颜色，分别为红灯与绿灯。本实验中，主要将红灯、绿灯模拟成两个独立的设备，通过一个button按键、button_expand按键实现长按2秒、长按3秒、长按1秒，从而控制红灯、绿灯的开关情况。


3.2 流图设计





其中，显示名称为长按2秒、长按3秒、长按1秒的节点，均为button_expand类型节点，只是显示名称不同而已。同理，显示名称为长按开启红灯、长按开启绿灯、长按关闭所有设备的节点，均为fscript类型节点。显示名称为红灯、绿灯均为led类型节点。

3.3 button_expand节点

3.3.1 长按2s节点

操作模式为 press-release mode（trigger）：用户按下按键后持续一段时间再松开，节点记录按键持续的时间，然后通过msg.payload（int，单位ms）传给后续的节点；

最短持续时间为1800ms： 表示按下按键后，1800ms以前不松开；

最长持续时间为2500ms： 表示按下按键后，2500ms以前必松开。

* 简而言之，从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间介于1800ms与2500ms之间，则该节点触发，输出主题"长按2s"。

3.3.2 长按4s节点

* 该节点配置与长按2s名称节点同理，区别在于最短持续时间为3500ms，最长持续时间为4500ms，主题配置为长按4s。用户可参照上一小节press-release mode（trigger）模式实验-长按2s名称节点配置讲解。即从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间介于3500ms与4500ms之间，则该节点触发，输出主题"长按4s"。

3.3.3 长按1s节点

* 该节点配置与长按2s名称节点同理，区别在于最短持续时间为500ms，最长持续时间为1200ms，主题配置为长按1s。用户可参照上一小节press-release mode（trigger）模式实验-长按2s名称节点配置讲解。即从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间介于500ms与1200ms之间，则该节点触发，输出主题"长按1s"。

3.4 fscript节点

3.4.1 开启红灯节点

if(msg.topic == "长按2s"){
    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按2s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。

3.4.2 开启绿灯名称节点

if(msg.topic == "长按4s"){
    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按4s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。

3.4.3 关闭所有设备名称节点

if(msg.topic == "长按1s"){
    output.payload = 0

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按1s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为0。由于下一个节点，连接了led节点，即为关灯。

3.5 其余节点配置

* 同cycle mode（trigger）模式实验节点配置。 3.6 实验现象 依次对按键进行长按2s、长按4s和长按1s操作。

led灯显示情况；

长按2s-红灯亮起；

长按4s-绿灯亮起；

长按1s-两灯都熄灭

4. keep press mode（trigger）模式实验

4.1 实验简介 本实验主要使用板子上所焊接好的led灯模块，该模块一共有两种灯颜色，分别为红灯与绿灯。本实验中，主要将红灯、绿灯模拟成两个独立的设备，通过一个button按键、button_expand按键实现长按超过2秒、长按超过3秒、长按超过1秒，从而控制红灯、绿灯的开关情况。

4.2 流图设计

其中，显示名称为长按超过2秒、长按过时3秒、长按超过1秒的节点，均为button_expand类型节点，只是显示名称不同而已。同理，显示名称为长按开启红灯、长按开启绿灯、长按关闭所有设备的节点，均为fscript节点。显示名称为红灯、绿灯均为led类型节点。

4.3 button_expand节点

4.3.1 长按超过1s节点

操作模式为 keep press mode（trigger）：用户按下按键持续不放，若持续时间超过设定时间，该节点将触发输出；

超时时间为1000ms： 从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间超过1000ms，则该节点触发，输出主题"长按1s"。

4.3.2 长按超过2s节点

* 该节点配置与长按超过1s名称节点同理，区别在于超时时间为2000ms，主题配置为长按超过2s。用户可参照上一小节keep press mode（trigger）模式实验-长按超过1s名称节点配置讲解。即从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间超过2000ms，则该节点触发，输出主题"长按2s"。


4.3.3 长按超过3s节点

* 该节点配置与长按超过3s名称节点同理，区别在于超时时间为3000ms，主题配置为长按超过3s。用户可参照上一小节keep press mode（trigger）模式实验-长按超过1s名称节点配置讲解。即从用户刚按下按键开始，如果按住的持续时间超过3000ms，则该节点触发，输出主题"长按3s"。

4.4 fscript节点

4.4.1 长按红灯节点

if(msg.topic == "长按超过1s"){

    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按超过1s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。

4.4.2 长按绿灯节点

if(msg.topic == "长按超过2s"){
    output.payload = 1

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按超过2s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。

4.4.3 长按关闭所有设备节点

if(msg.topic == "长按超过3s"){
    output.payload = 0

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行判断，如果收到主题信息是长按超过3s，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为0。由于下一个节点，连接了led节点，即为关灯。

4.5 其余节点配置

* 同keep press mode（trigger）模式实验节点配置。

4.6 实验现象

4.6.1 操作

一直按住按键，持续4s。

4.6.1 led灯显示情况

长按超过1s时

红灯亮起

 

长按超过2s时

绿灯亮起

 

长按超过3s时

两灯熄灭

5. 同操作类型下trigger模式与statistical模式的区别

5.1 主要区别

区别一

同操作类型下，两种模式所实现的功能均可相互代替，但是所实现的fscript节点数据处理有所不同。trigger模式主要用于触发它所连接的节点工作；statistical模式则可以输出统计的信息，如连续按下按键的次数，或者按键按下所持续的时间。

区别二

同操作类型下，一个statistical模式节点可以代替多个trigger模式节点所实现的功能（fscript节点处理方式也要更改），从而使我们的流图得到大幅度简化。

5.2 模式实验

* 以continuous mode（trigger）模式实验为例，我们使用对应的（statistical）模式来实现，从而让大家进一步理解其之间的区别。

5.2.1 原trigger实验流图

5.2.2 现statistical实验流图

* statistical模式流图明显简化。


5.3 button_expand节点 按下次数统计名称节点。

* 该实验下，只需要把操作模式切换到statistical模式即可。

5.4 fscript节点

5.4.1 红灯设备控制节点

if(msg.payload == 1){
    output.payload = 1
}

if(msg.payload == 3){
    output.payload = 0

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行数据处理。如果收到msg.payloa为1，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。如果收到msg.payloa为3，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为0。由于下一个节点，连接了led节点，即为关灯。

5.4.2 绿灯设备控制节点

if(msg.payload == 2){
    output.payload = 1
}

if(msg.payload == 3){
    output.payload = 0

}

* 该内容，主要实现对button_expand节点的消息进行数据处理。如果收到msg.payloa为2，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为1。由于下一个节点，连接了led节点，即为开灯。如果收到msg.payloa为3，则向下一个节点传递output对象中的payload属性值为0。由于下一个节点，连接了led节点，即为关灯。

5.5 其余节点配置

* 同continuous mode（trigger）模式实验节点配置。


5.6 实验现象

依次对按键进行单击、双击和三击操作。

led灯显示情况

* 同continuous mode（trigger）模式实验led灯显示情况。

由此可见，使用statistical模式要比trigger模式更佳利于流图的简化，但是流图的简化，便意味着fscript节点中的数据处理可能会更加的复杂。两种方式各有利弊，大家可以根据自身的处理习惯和偏好进行选择。

  总结

button_expand扩展节点很巧妙地实现了，在有限的按键资源下，完成对远大于按键个数的事件进行控制。通过对button输出信号的处理，实现例如单击、n击、长按、短按等各种组合情况的判断。为用户在一定程度上简化了流图的复杂度，节约了一定的硬件资源成本。

　　审核编辑：汤梓红