代码收藏家技术教程 2024-02-20

【STM32】HAL库学习笔记：GPIO按键控制LED和蜂鸣器（超详细教程）

【stm32】hal库学习笔记-GPIO按键控制LED和蜂鸣器

注：本学习笔记基于stm32f4系列
使用的开发板为正点原子stmf407ZGT6探索者开发板

GPIO引脚使用时，可输入或输出数字信号
例如:
检测按键输入信号（Read_Pin）输出信号（Write_Pin）
输出信号点亮或熄灭LED

硬件特点

GPIO引脚内部结构图

GPIO状态

输入浮空状态：上拉下拉电阻均不使用（复位时状态）

输入上拉状态：只使用上拉电阻-引脚外部无输入时读到的电平为高电平

按键按下时接地读到低电平

输入下拉状态：只使用下拉电阻-引脚外部无输入时读到的电平为低电平

模拟状态：不使用任何内部的上拉下拉电阻-用于ADC输入/DAC输出引脚

开漏输出（Output Open Drain）

推挽输出：输出1时引脚为高电平，输出0时引脚为低电平
若要增强引脚的输出驱动能力，则可使用上拉-如GPIO输出高电平点亮LED

复用功能推挽

复用功能开漏

涉及到的函数

重要函数

HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

按键控制LED

LED部分原理图

按键部分原理图

实现功能：
按下KEY0时，使LED0的输出翻转
按下KEY1时，使LED1的输出翻转
按下KEY2时，使LED0与LED1的状态都翻转

MCU图形化配置

连接按键的引脚选择GPIO_Input
连接LED的引脚选择GPIO_Output
并设置相应的用户标签

KEY0,KEY1,KEY2配置为上拉（Pull-up）

PF9,PF10设置为推挽输出（Output Push Pull）

调试引脚设为串行调试引脚WSD

在RCC里将HSE改为晶振

在时钟树界面

将HSE改为8MHz

主锁相环选择HSE作为时钟源

设置HCLK为168

代码部分

编写驱动程序

keyled.c

#include "keyled.h"
//编写函数扫描被按下的按键
KEYS ScanPressedKey(uint32_t timeout)
{
	uint32_t tickstart=HAL_GetTick();
	const uint32_t btnDelay=20;//延时时间
	while(1)
	{
#ifdef KEY0_Pin
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
		{
			HAL_Delay(btnDelay);//延时消除前抖动
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
			{
				return KEY_0;
			}
		}
#endif
#ifdef KEY1_Pin
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
		{
			HAL_Delay(btnDelay);
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
			{
				return KEY_1;
			}
		}
#endif
#ifdef KEY2_Pin
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
		{
			HAL_Delay(btnDelay);
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
			{
				return KEY_2;
			}
		}
#endif
#ifdef KEY_UP_Pin
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port,KEY_UP_Pin)==GPIO_PIN_SET)
		{
			HAL_Delay(btnDelay);
			if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_UP_GPIO_Port,KEY_UP_Pin)==GPIO_PIN_SET)
			{
				return KEY_UP;
			}
		}
#endif
		if(timeout!=KEY_WAIT_ALWAYS)
		{
			if((HAL_GetTick()-tickstart)>timeout)
			{
				break;
			}
	    }
	}
	return KEY_NONE;
}//若没有按键被按下，超时后跳出循环

keyled.h

#include <main.h>
//创建枚举类型
typedef enum
{
	KEY_0=0,
	KEY_1,
	KEY_2,
	KEY_UP,
	KEY_NONE,
}KEYS;
//定义参数-表示一直等待按键按下
#define KEY_WAIT_ALWAYS		0//函数声明
KEYS ScanPressedKey(uint32_t timeout);
#ifdef LED0_Pin
	#define LED0_Toggle()	HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin)//实现翻转
	#define LED0_ON()	 HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PinState PinStateGPIO_PIN_SET)//实现打开
	#define LED0_OFF()	 HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_RESET)//实现关闭
#endif

#ifdef LED1_Pin
	#define LED1_Toggle()	HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin)
	#define LED1_ON()	 HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PinState PinStateGPIO_PIN_SET)
	#define LED1_OFF()	 HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#endif

#ifdef Buzzer_Pin
	#define Buzzer_Toggle()	HAL_GPIO_TogglePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin)
	#define Buzzer_ON()	 HAL_GPIO_WritePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin, GPIO_PinState PinStateGPIO_PIN_SET)
	#define Buzzer_OFF()	 HAL_GPIO_WritePin(Buzzer_GPIO_Port, Buzzer_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#endif

应用驱动程序

如此设置后出现no such file or directory,经过上网查找后找到如下解决办法

（来自CSDN博主tuxinbang1989）

编写主程序

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "keyled.h"
/* USER CODE END Includes */

  while (1)
  {
	  KEYS curKey=ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);
	  switch (curKey)
	  {
	  case KEY_0:
	  	  LED0_Toggle();
	  	  break;
	  case KEY_1:
	  	  LED1_Toggle();
	  	  break;
	  case KEY_2:
	  	  LED0_Toggle();
	  	  LED1_Toggle();
	  	  break;
	  case KEY_UP:
	  	  Buzzer_Toggle();
	  	  break;
	  default:
		  break;
	  }
	  HAL_Delay(200);//消除按键弹起时的的抖动影响

按键控制蜂鸣器

有源蜂鸣器原理图

有源蜂鸣器是指自带了震荡电路的蜂鸣器，这种蜂鸣器一接上电就会自己震荡发声。而如
果是无源蜂鸣器，则需要外加一定频率（2~5Khz）的驱动信号，才会发声。
图中 Q4 是用来扩流，R65 则是一个下拉电阻，避免 MCU 复位的时候，蜂鸣器可能发声的
现象。BEEP 信号直接连接在 MCU 的 PF8 上面，PF8 可以做 PWM 输出，可使用 PWM 来控制蜂鸣器实现“唱歌”。