代码收藏家技术教程 2024-02-12

【正点原子STM32连载】第十一章：按键输入实验 | 摘自【正点原子】APM32E103最小系统板使用指南

1）实验平台：正点原子APM32E103最小系统板
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=609294757420
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/docs/boards/xiaoxitongban

第十一章按键输入实验

上一章中介绍了GPIO的输出模式，并用其控制LED的亮灭。在实际的应用尝尽中，还会需要使用到GPIO的输入模式，来获取外部的输入信号，例如获取按键的状态。通过本章的学习，读者将学习到GPIO作为输入模式的使用。
本章分为如下几个小节：
11.1 硬件设计
11.2 程序设计
11.3 下载验证

11.1 硬件设计
11.1.1 例程功能

按下KEY0按键可控制LED0状态翻转，按下KEY_UP按键可控制LED1翻转。
11.1.2 硬件资源
LED
LED0 – PB5
LED1 – PE5
按键
KEY0 – PE4
KEY_UP – PA0
11.1.3 原理图
本章实验使用的两个APM32E103最小系统板板载按键，分别为KEY0按键和KEY_UP按键，其于板载MCU的连接原理图，如下图所示：

图11.1.3.1 按键与MCU的连接原理图
从上面的原理图中可以看出，KEY0按键和KEY_UP按键的一端连接到了电源正极，而另一端分别与MCU的PE4引脚和PA0引脚相连接，因此当任意一个按键被按下时，MCU对应的引脚都能够读取到高电平的状态，而当松开按键后，MCU对应的引脚读取到的电平状态却是不确定的，因此用于读取KEY0按键和KEY_UP按键的PE4引脚和PA0引脚不仅要配置为输入模式，还需要配置成下拉，使对应引脚在悬空时被下拉在电源负极。
11.2 程序设计
11.2.1 Geehy标准库的GPIO驱动
本章实验中要通过读取GPIO引脚的输入状态来判断按键是否被按下，以此来控制对应LED的状态翻转，因此对于判断按键的状态，需要一下几个步骤：
①：配置GPIO引脚为输入模式和下拉
②：读取GPIO引脚的输入状态
在Geehy标准库中对应的驱动函数如下：
①：配置GPIO引脚
请见第10.2.1小节中配置GPIO引脚的相关内容。
②：读取GPIO引脚输入电平
该函数用于读取GPIO引脚的输入电平（高电平或低电平），其函数原型如下所示：
uint8_t GPIO_ReadInputBit(GPIO_T* port, uint16_t pin);
该函数的形参描述，如下表所示：

表11.2.1.1 函数GPIO_ReadInputBit()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值描述
BIT_SET GPIO引脚输入的电平为高电平
BIT_RESET GPIO引脚输入的电平为低电平
表11.2.1.2 函数GPIO_ReadInputBit()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32e10x.h"
#include "apm32e10x_gpio.h"

void example_fun(void)
{
    uint8_t value;
    
    /* 读取PA0引脚输入电平 */
    value = GPIO_ReadInputBit(GPIOA, GPIO_PIN_0);
    
    if (value == BIT_SET)
    {
        /* Do something. */
    }
    else
    {
        /* Do something. */
    }
}

11.2.2 按键驱动
按键驱动主要就是读取GPIO引脚的输入状态，以此判断按键是否被按下，本章实验中，按键驱动的驱动代码包括key.c和key.h两个文件。
根据原理图可知，应当将PE4引脚和PA0引脚配置为下拉输入模式，并在需要读取KEY0按键（KEY_UP按键）状态的时候，读取PE4引脚（PA0引脚）的输入电平，若读取到PE4引脚（PA0引脚）的输入电平为高电平，则说明KEY0按键（KEY_UP按键）被按下，反之，则说明KEY0按键（KEY_UP按键）没有被按下。
按键驱动中，对引脚的定义，如下所示：

#define KEY0_GPIO_PORT			GPIOE
#define KEY0_GPIO_PIN			GPIO_PIN_4
#define KEY0_GPIO_CLK_ENABLE()                                \
    do {														\
    		RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOE);	\
    } while (0)

#define WKUP_GPIO_PORT			GPIOA
#define WKUP_GPIO_PIN			GPIO_PIN_0
#define WKUP_GPIO_CLK_ENABLE()								\
    do {														\
    		RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);	\
    } while (0)

按键驱动中，操作引脚的定义，如下所示：
#define KEY0 GPIO_ReadInputBit(KEY0_GPIO_PORT, KEY0_GPIO_PIN)
#define WK_UP GPIO_ReadInputBit(WKUP_GPIO_PORT, WKUP_GPIO_PIN)
按键驱动中，按键的初始化函数，如下所示：

/**
 * @brief	初始化按键
 * @param	无
 * @retval	无
 */
void key_init(void)
{
    GPIO_Config_T gpio_init_struct;
    KEY0_GPIO_CLK_ENABLE();
    WKUP_GPIO_CLK_ENABLE();
    
    gpio_init_struct.pin	= KEY0_GPIO_PIN;			/* KEY0引脚 */
gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_IN_PD;			/* 下拉输入 */
gpio_init_struct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;		    /* 高速 */
    GPIO_Config(KEY0_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 配置KEY0引脚 */
    
    gpio_init_struct.pin	= WKUP_GPIO_PIN;		    /* KEY_UP引脚 */
gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_IN;			    /* 下拉输入 */
gpio_init_struct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;			/* 高速 */
    GPIO_Config(WKUP_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 配置KEY_UP引脚 */
}

按键的初始化函数中，使能了KEY0按键和KEY_UP按键对应引脚的GPIO端口时钟，并将其配置为输入模式和下拉。
按键的驱动中，扫描按键状态的函数，如下所示：

/**
 * @brief	扫描按键
 * @note	该函数具有响应优先级（同时按下多个按键）：KEY_UP > KEY0
 * @param	mode: 扫描模式
 * @arg 	不支持连按（当按键按下不放时，只有第一次调用会返回键值，
 * 			必须松开以后，再次按下才会返回其他键值）
 * @arg 	支持连续按（当按键按下不放时，每次调用该函数都会返回键值）
 * @retval	键值
 * @arg	    KEY0_PRES: KEY0按下
 * @arg	    WKUP_PRES: KEY_UP按下
 */
uint8_t key_scan(uint8_t mode)
{
    static uint8_t key_up = 1;					/* 按键松开标志 */
    uint8_t keyval = 0;
    
    if (mode == 1)								/* 支持连按 */
    {
    		key_up = 1;
    }
    
    /* 按键松开标志为1，且有按键按下 */
    if ((key_up == 1) && ((KEY0 == 1) || (WK_UP == 1)))
    {
    	key_up = 0;
    	delay_ms(10);					        /* 去抖动 */
    	if (KEY0 == 1)
    	{
    		keyval = KEY0_PRES;
    	}
    	if (WK_UP == 1)
    	{
    		keyval = WKUP_PRES;
    	}
    }
    else if ((KEY0 == 0) && (WK_UP == 0))		/* 没有按键按下，标记按键松开 */
    {
    	key_up = 1;
    }
    
    return keyval;								/* 返回键值 */
}

以上函代码就实现了按键扫描，且具有按键消抖的功能。
11.2.3 实验应用代码
本实验的应用代码，如下所示：

int main(void)
{
    uint8_t key;
    
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);	/* 设置中断优先级分组为组4 */
    sys_apm32_clock_init(15);							/* 配置系统时钟 */
    delay_init(120);									/* 初始化延时功能 */
    usart_init(115200);									/* 初始化串口 */
    led_init();											/* 初始化LED */
key_init();											/* 初始化按键 */	
LED0(0);											/* 先点亮LED0 */
    
    while (1)
    {
    	key = key_scan(0);		    				    /* 扫描按键 */

    	if (key)
{ 
switch (key)
    		{
    			case WKUP_PRES:						    /* KEY_UP被按下 */
    			{
    				LED0_TOGGLE();					    /* LED1状态翻转 */
    				break;
    			}
    			case KEY0_PRES:						    /* KEY0被按下 */
    			{
    				 LED0_TOGGLE();					    /* LED0状态翻转 */
					 LED1_TOGGLE();					    /* LED1状态翻转 */
    				 break;
    			}
}
}
    	 else
{
delay_ms(10);
}
    	
    }
}

可以看到应用代码中，在初始化完LED和按键并点亮一个LED灯后，就进入了一个while循环，在循环中，每间隔10毫秒就调用key_scan()函数扫描以此按键的状态，如果扫描到KEY0按键或KEY_UP按键被按下，则反转对应LED的亮灭状态。
11.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到板子上的LED0是处于亮起的状态而LED1处于熄灭状态，若此时按下并释放一次KEY0按键，则能够看到LED0和LED1的亮灭状态发生了一次翻转，同样的，若此时按下并释放一次KEY_UP按键，则能够看到LED0的亮灭状态发生了一次翻转，与预期的实验现象效果相符。