C語言中實現邊沿函數算法及應用，這是拋棄PLC留下的痛！

❤本原創文章基於實踐經驗，提供嚴謹可靠的設計原理及思路。

後續準備穿插一些有關單片機應用C語言編程技巧的文章，那麼本期講解邊沿信號的應用。很多從事PLC編程的朋友都知道，不管是什麼品牌的PLC，都有上升沿和下降沿指令。

❤那麼什麼情況下我們才會使用或必須使用邊沿信號呢？邊沿信號我們又如何獲取呢？

如圖1，任何一個開關信號（或數字信號）都可以分解成4個狀態：①高電平 ②低電平 ③上升沿 ④下降沿。

圖1：開關信號

❤在PLC編程裡，上升沿指令和下降沿指令可以直接調用；那麼對於單片機的C語言編程，又如何實現邊沿信號的判斷呢？因為早期做過PLC編程的緣故，受PLC編程思路的影響，對C語言編程急需簡單而高效的邊沿函數，於是痛定思痛，編寫了以下上升沿函數和下降沿函數，使用方便、簡單暴力。

/*************************************************
 上升沿函數
*************************************************/
u8 Posedge(u8 Old_Value,u8 m)
{
	static u8 New_Value[100];
	u8 _PLS[100];
	_PLS[m] = Old_Value & (Old_Value ^ New_Value[m]);
	New_Value[m] = Old_Value;
	return(_PLS[m]);
}

❤上升沿函數的邏輯原理是：

第一次進入函數：

①Old_Value從0→1；（此時New_Value[m]初始值為0）

②_PLS[m] = Old_Value & (Old_Value ^ New_Value[m])的運算結果為1（括號裡異或運算為1）；

③New_Value[m])= Old_Value被賦值為1；

④返回_PLS[m]值為1。

第二次及以後進入函數：

①New_Value[m]保持為1（因為被定義了static類型，第二次調用不會被清0）；

②_PLS[m] = Old_Value & (Old_Value ^ New_Value[m])的運算結果為0（括號裡異或運算為0）；

③New_Value[m])= Old_Value仍然被賦值為1；

④返回_PLS[m]值為0。

⑤Old_Value從1→0，運算結果為0，返回值也為0；

❤所以上升沿函數只在變量0→1變化時返回值為1。

另外形參m的取值範圍是0~99，是為了區分不同Old_Value的實參，如果不同的實參用相同的m值（比如0），則該函數返回值會發生混亂；具體應用下面會附上實例。

/************************************************
 下降沿函數
************************************************/
u8 Negedge(u8 Old_Value,u8 m)
{
	static u8 New_Value[100];
	u8 _PLF[100];
	_PLF[m] = ~Old_Value & (~Old_Value ^ New_Value[m]);
	New_Value[m] = ~Old_Value;
	return(_PLF[m]);
}

下降沿函數的原理與上升沿函數完全一樣，只需把Old_Value值取反即可。

❤應用實例講解：

①以下為按鍵短按長按計數為例（單片機使用的是STM32F103系列的）。

if(Flag_1ms) 		 //在1ms掃描週期內
{
 Flag_1ms = 0;
 
 if(SW1_IN == 0) //SW1按鍵長按，參數碼Cnt_Code以50ms間隔遞增
 {
 if(Negedge(SW1_IN,0) == 1) Cnt_Code++; //SW1按鍵短按，Cnt_Code只加1
 i++; //以下為SW2按鍵長按計數間隔50ms
 if(i == 50) //取經驗值50
 {
 i = 0;
 Cnt_Code++;
 if(Cnt_Code == 101) Cnt_Code = 0; //Cnt_Code值範圍1--100
 }
 }
if(SW2_IN == 0) //SW2按鍵長按，參數碼Cnt_Code以50ms間隔遞減
 {
 if(Negedge(SW2_IN,1) == 1) Cnt_Code--; //SW1按鍵短按，Cnt_Code只減1
 i++; //以下為SW2按鍵長按計數間隔50ms
 if(i == 50) //取經驗值50
 {
 i = 0;
 Cnt_Code--;
 if(Cnt_Code == 0) Cnt_Code = 100;
 }
 }
}

是不是發現了一個bug，本人沒有做按鍵的消抖處理，別急，用邊沿函數處理開關信號完全不需要消抖處理，是不是很簡單省事！

if(Negedge(SW1_IN,0) == 1) Cnt_Code++;

上面代碼表示SW1按鍵按下時，函數Negedge(SW1_IN,0)返回值為1，if條件語句判斷為真，在1ms週期內Cnt_Code加1；

if(Negedge(SW2_IN,1) == 1) Cnt_Code--; 

邏輯同上，但注意括號(SW2_IN,1)內不是0，而是1，是為了避免與前一個下降沿函數在調用時有衝突。

②電池過壓保護程序

if(Posedge(Battery_Voltage > 14 ,0) == 1)//電池電壓大於14V
{
	Flag_OVP = 1;					 	//過壓標誌置位
}
if(Posedge(Battery_Voltage < 14 ,1) == 1)//電池電壓小於14V
{
	Flag_OVP = 0;					 	//過壓標誌復位
}

上面代碼的上升沿函數Posedge(Battery_Voltage > 14 ,0) 中判斷語句的假值→真值也可以作為上升沿來使用，是不是很妙。

以上的兩種用法只是上升沿函數和下降沿函數最為普遍的用法，運用熟練後，可以自由發揮，另外，以上變量的數據類型我都定義為u8（unsigned char），因為我的STM32的標準庫裡沒有布爾類型（bool）的定義，我也一直沒使用過布爾類型。變量定義如下：

u8 i; //按鈕長按間隔計數
u8 Cnt_Code;//參數碼
u8 Flag_OVP;//過壓標誌
u8 Flag_1ms;//1ms標誌

❤要點：

①上升沿函數和下降沿函數的返回值都為1，且在當前掃描週期內有效，下一個週期就變為0了，所以可以理解為其輸出了一個脈衝；

②按鍵消抖的常用方法是延時判斷，其實用邊沿函數處理開關信號完全不用消抖，直接調用即可；如果主函數有實時性要求較高的掃描程序存在，延時函數的弊病就出來了，ta會嚴重影響掃描週期。

③用於只需要執行一次的指令（非保持），如加一減一、移位、交換、存儲，以及一個變量受制於多個條件等，如果不用上升沿或者下降沿，那麼代碼在每個週期都會被執行一次，於是就不能達到理想效果；

❤本頭條號專注產品級的電子、電氣的設計及應用，不定期更新硬核知識，欲瞭解更多信息敬請關注，謝謝欣賞。