freertos 矩阵按键扫描

FreeRTOS（Real-Time Operating System for Embedded Systems，嵌入式实时操作系统）是一个轻量级、免费的嵌入式RTOS，主要用于资源受限的设备上。矩阵按键扫描是指通过编程的方式，对由多个按键构成的二维矩阵进行逐行或逐列扫描，以便检测每个按键的按下状态。

在使用FreeRTOS配合矩阵按键时，一般步骤如下：

1. **初始化硬件**：设置按键矩阵的IO口，通常将按键连接到GPIO端口，并配置为输入模式。

2. **矩阵布局识别**：理解按键矩阵的排列，将其映射到按键ID数组或二进制编码。

3. **扫描算法**：
- **逐行扫描法**：从第一行开始，依次读取每个按键的状态，如果发现某键按下，则记录并处理。
- **轮询扫描法**：固定时间间隔（例如定时器）查询所有按键，按行或列顺序比较当前值与前一周期的值，判断是否有按键按下。

4. **中断处理**：可以使用中断的方式来提升响应速度，当某个按键被按下时，触发中断服务函数（ISR），处理按键事件。

5. **按键事件回调**：在FreeRTOS的任务上下文中，为每个按键分配一个处理函数，在按键按下时执行相应操作。

相关问题

FreeRTOS 矩阵键盘输入密码

### ESP32 FreeRTOS 中实现矩阵键盘输入密码

为了在FreeRTOS环境中通过矩阵键盘实现输入密码功能，可以按照如下方式设计程序结构。此方法适用于ESP32平台并利用了其硬件资源以及FreeRTOS的任务调度机制。

#### 创建任务处理按键扫描与密码验证逻辑

创建一个独立的任务来专门负责监听来自矩阵键盘的输入事件，并将其转换成相应的字符或命令。当检测到有效键按下时，更新当前正在构建的字符串表示形式下的密码串。一旦接收到完整的预期长度的密码，则触发验证过程。

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

// 假设已经定义好了读取矩阵键盘函数 get_key 和其他必要的变量声明
char password_buffer[PASSWORD_LENGTH]; // 存储用户输入的临时缓冲区
volatile int pass_index = 0;            // 当前位置索引

void matrix_keyboard_task(void *pvParameters) {
    char key;
    
    while (true) {        
        key = get_key();                // 获取按下的键
        
        if(key != NO_KEY && pass_index < PASSWORD_LENGTH){
            password_buffer[pass_index++] = key;
            
            // 如果达到预设的最大长度则停止接受更多输入并尝试匹配已知密码
            if(pass_index >= PASSWORD_LENGTH){
                validate_password(password_buffer);
                
                // 清除用于下次输入准备
                memset(password_buffer, '\0', sizeof(password_buffer));
                pass_index = 0;
            }
        }

        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));  // 防抖动延迟
    }
}

BaseType_t xReturned;

xReturned = xTaskCreate(
               matrix_keyboard_task,
               "Matrix Keyboard Task",
               configMINIMAL_STACK_SIZE*2,
               NULL,
               tskIDLE_PRIORITY + 1UL,
               NULL );
if(xReturned != pdPASS){
    // 错误处理...
}

上述代码片段展示了如何启动一个新的FreeRTOS任务`matrix_keyboard_task()`去周期性地查询是否有新的按键活动发生[^1]。每当有新按键被识别出来之后就会追加至局部静态数组`password_buffer[]`内直到收集满整个期望大小为止；随后调用未具体给出实现细节的方法`validate_password()`来进行最终确认操作。

需要注意的是，在实际项目里还需要考虑诸如防止暴力破解的安全措施、超时自动清除部分输入等功能特性，这些都应根据应用场景灵活调整加入进来。