按键消抖可以用滑动窗口或积分法过滤抖动

32位移位寄存器滑动窗口法原理图

机械按键在按下和松开瞬间有几毫秒到十几毫秒的触点抖动，直接读 GPIO 会把一次按压识别成多次。

常见软件做法是检测到电平变化时记一个时间戳，挂一个软件定时器，到时再回来检查电平是否仍然稳定。逻辑没问题，但需要维护"上一次电平"、"定时器句柄"、"等待中"等额外状态。

下面这种方法只用一个 uint32_t 变量加一个固定节拍的扫描。

原理

每 1ms 采样一次按键电平，左移进 32 位历史寄存器：

history = (history << 1) | sample;

history 保存最近 32 次（32ms）采样。判定规则：

history == 0xFFFFFFFF：连续 32 次为 1，稳定按下，state = 1。
history == 0x00000000：连续 32 次为 0，稳定松开，state = 0。
其他：窗口里还有抖动位，state 保持不变。

抖动只要还落在 32ms 窗口里，history 就不会是全 1 或全 0，状态被冻结。

实现

按键低电平有效，1ms 定时器中断驱动扫描：

#include <stdint.h>

static uint32_t key_history = 0xFFFFFFFFu;
static uint8_t  key_state   = 0;

void key_scan_1ms(void)
{
    uint32_t sample = (read_key_gpio() == 0) ? 1u : 0u;

    key_history = (key_history << 1) | sample;

    if (key_history == 0xFFFFFFFFu) {
        key_state = 1;
    } else if (key_history == 0x00000000u) {
        key_state = 0;
    }
}

需要"按下瞬间"事件时加一个上次状态：

static uint8_t key_state_prev = 0;

uint8_t key_pressed_edge(void)
{
    uint8_t edge = (key_state_prev == 0) && (key_state == 1);
    key_state_prev = key_state;
    return edge;
}

参数

采样周期 1ms × 窗口 32 位 = 32ms 稳定判定时间。换 uint16_t 得 16ms 窗口。
key_history 初值设为 0xFFFFFFFF 对应"松开"，避免上电瞬间被误判成按下。
多按键就把 history 和 state 做成数组，扫描里循环一次。

另一种思路：积分消抖法

滑动窗口法严格要求 32 次采样完全一致，任何一次反向毛刺都会重置窗口。工程现场如果存在偶发尖刺干扰，按键事件会被无限推迟。

积分消抖法换一种判定方式：用一个计数器累计趋势，类似软件实现的 RC 滤波。

#define CNT_MAX  10

static uint8_t cnt = 0;
static uint8_t key_state = 0;

void key_scan_1ms(void)
{
    uint8_t sample = (read_key_gpio() == 0) ? 1 : 0;

    if (sample) {
        if (cnt < CNT_MAX) cnt++;
    } else {
        if (cnt > 0) cnt--;
    }

    if (cnt == CNT_MAX) {
        key_state = 1;
    } else if (cnt == 0) {
        key_state = 0;
    }
}

sample = 1：计数器加一，触顶后 state = 1。
sample = 0：计数器减一，触底后 state = 0。
中间区域保持原状态，偶发反向毛刺只把计数器拉低一格，不会击穿判定。

判定门限可调（CNT_MAX）、抗毛刺、只需要一个计数变量。

两种方案对比

32位滑动窗口法与积分消抖法对比图

对比项	32位滑动窗口法	积分消抖法
判定语义	最近 N 次采样必须完全一致	趋势累积到阈值
抗偶发毛刺	弱，一次反向采样即重置窗口	强，单次毛刺只让计数回退一格
阈值调节	只能改窗口位宽，粒度粗	`CNT_MAX` 任意整数，粒度细
状态信息	保留最近 N 次原始采样序列	只剩一个计数值
RAM 占用	每键 4 字节（uint32_t）+ 状态	每键 1 字节计数 + 状态

本质：都是脉宽判定

两种方法做的是同一件事 —— 判定输入电平的稳定脉宽是否超过阈值。

滑动窗口法：要求脉宽 ≥ N×Ts，且中途不允许反向脉冲，等价于一个零容忍的脉宽阈值判定。
积分消抖法：要求"按下"采样数减"松开"采样数的净累积 ≥ CNT_MAX，等价于带容忍度的脉宽阈值判定，允许窄毛刺嵌在长脉冲里。

抖动是窄脉冲，按键事件是宽脉冲，所有软件消抖归根到底都是在时域上设一个宽度门限。差别只在门限"硬不硬"。

结论：

默认用积分消抖法。CNT_MAX 可以根据实测抖动调到合适值，抗毛刺，RAM 占用低。
选 32 位滑动窗口法的两种情况：一是需要排查接触不良或硬件抖动，history 的二进制位直接就是采样波形；二是上层要求"必须连续 N 次稳定才认"的严格语义，例如安全相关输入。

本文由 AI 辅助生成，可能存在错误或遗漏，请以实际资料和官方文档为准。