Четыре способа антидребезга: delay, millis-окно, Bounce2 и RC-фильтр

Выбор антидребезга — как выбор отвёртки: четыре биты, и каждая закрутит один и тот же винт. delay из форумов, окно на millis, библиотека Bounce2, RC-цепочка из резистора и конденсатора за три рубля. Работают все четыре — спорить о том, что «правильнее», скучно. Разница в цене: кто блокирует петлю, кто ест байты RAM, кому нужен паяльник, кто переживёт пятую кнопку в проекте. Здесь я раскладываю все четыре рядом с числами и условиями и говорю, что беру сам, — а механику самого дребезга разбирали в уроке про механику контакта. Сразу урегулирую частый спор из комментариев: способы не конкурируют, а складываются — на одном пине спокойно живут RC-цепочка на входе и окно в скетче, и двойная защита ничего не ломает.

Две оговорки на входе, чтобы не пересказывать чужие уроки. База с окном уже лежит в базовом уроке про антидребезг — здесь она лишь одна из четырёх бит. А антидребезг внутри прерывания — отдельная ветка со своими запретами: delay и Serial там под запретом, приём отсечки по millis разобран в уроке про антидребезг в ISR, и я упоминаю его только в таблице.

delay — одна строка после детекции: поймали спад уровня, заснули на 20-30 мс, посмотрели на пин снова; уровень совпал — нажатие настоящее. Достоинство одно и оно честное: нечему сломаться, ни одной переменной. Цена — вся петля. Пока скетч спит, не опрашиваются другие кнопки, не идут датчики, не обновляется экран, а быстрые нажатия теряются целиком. Для скетча-игрушки с единственной кнопкой это мой выбор тоже; для прибора с тремя кнопками и дисплеем — нет: каждая кнопка с паузой превращает петлю в очередь ожиданий.

millis-окно — те же 20-30 мс, но без сна. Смена уровня запоминает время; нажатие подтверждается, когда уровень простоял окно; loop между делами крутится дальше. Цена — три переменных и пять строк на кнопку, которые в базовом уроке про антидребезг разобраны построчно. Скрытое достоинство окна, ради которого я терплю переменные: интервал живёт в одном месте скетча, и подгонка под новую кнопку — правка одного числа, без пайки и перепрошивки логики. Граница применимости наступает на третьей кнопке: пятёрки строк и пары переменных начинают путаться между собой, я рассказывал, как рассыпался пульт на шесть пар имён, в уроке про класс Button — там же и лекарство: свернуть пучок в объект.

Bounce2 упаковывает то же millis-окно в класс: Bounce knopka(2, 25); каждый круг loop зовём knopka.update(), а события читаем через fell() — кнопку нажали — и rose() — отпустили. Пара fell/rose закрывает половину вопросов, на которых ломаются самописные фильтры: например, счёт длины нажатия превращается в разность millis() между rose и fell без единого самодельного флага. Внутри ровно тот же алгоритм, что мы писали руками, только вылизанный годами чужих багов: окно отсчитывается от последней смены уровня, событие выдаётся один раз. Второй аргумент конструктора — интервал в миллисекундах. В примерах документации стоит 5 мс: для тугой фабричной кнопки хватает, для кнопки из дешёвого набора я ставлю 20-25 — и советую проверить на своей, потому что отскоки до 20 мс у ноунейма не редкость.

Библиотека окупается от трёх кнопок: тайминги меняются одной строкой knopka.interval(30) на всех, массив объектов крутится в цикле, код кнопки перестаёт размазываться по loop. Цена скромная: объект держит около десятка байт RAM, на Uno с двумя килобайтами это становится заметно у дюжины кнопок. Главная ловушка не в памяти, а в дисциплине: update() обязан зваться каждый круг. Забыли вызов в длинной ветке — события замирают на время её работы, и выглядит это как случайная глухота кнопки.

Программа — не единственное место, где можно резать дребезг: можно не пустить его на вход вообще. Классическая цепочка: кнопка через последовательный резистор 10 кОм тянет пин, конденсатор 100 нФ стоит между пином и землёй, подтяжка — штатная INPUT_PULLUP или внешний резистор. Контакт заряжает и разряжает конденсатор через резистор, постоянная цепи 10 000 Ом x 0,0000001 Ф = 1 мс: отскок в несколько миллисекунд не успевает заметно перекачать заряд, и на пине вместо сотни коротких скачков остаётся один плавный переход. Числа с условиями: 100 нФ хватает фабричным кнопкам с отскоком до 5 мс; для ноунейма из набора ставьте 1 мкФ — постоянная вырастет до 10 мс, реакция замедлится на те же миллисекунды, палец разницы не увидит.

Минус у чистого RC один, но коварный: фронт становится медленным, а вход микроконтроллера с порогом около половины питания в зашумлённой цепи может прочитать зону перехода несколько раз. На макетке с проводами по двадцать сантиметров это почти никогда не стреляет; как только линия уходит дальше полуметра или бежит вдоль обмотки реле — ставьте после цепочки триггер Шмитта 74HC14: его гистерезис честно разделяет пороги включения и выключения. Конденсатор берите керамический или плёночный: электролит у входа цифровой микросхемы — лишние утечки и деградация с годами.

Когда RC — мой выбор: концевики и герконы на длинных линиях, входы, которые должны жить независимо от скетча, и вообще всё, где паяльник доступнее редактирования кода. Бонус, который невозможно переоценить в поле: фильтр работает, даже когда loop() завис или плата спит. В таблице ниже все четыре способа рядом; на прерывание она смотрит отдельной строкой, а развилка «короткое против длинного нажатия» поверх любого из способов — в третьем уроке кластера.

Таблица — не иерархия, и вот как я выбираю вживую. Начинаю с вопроса, где живёт нагрузка: если скетч обязан крутить дисплей, опрос датчика и Serial, delay отпадает без обсуждений, и выбор идёт между окном и Bounce2 — по числу кнопок, от трёх беру библиотеку. Если же вход физический, длинный или ответственный, добавляю RC-цепочку поверх любого программного способа и считаю эти две детали страховкой, а не конкуренцией. Один нюанс из практики: на пине с RC-цепочкой программное окно можно ужимать до 10 мс — фильтр уже снял крупную часть отскоков, и скорость реакции вырастает. И последнее: не стройте иерархию «правильных способов» — у меня в одном приборе живут RC на герконах двери и чистое окно на кнопке меню, и оба места работают год без правок.