2021年12月14日 | STM32固件库实现按键控制

前言

使用固件库实现按键控制LED

一、原理图

从按键的原理图可知，这些按键在没有被按下的时候，GPIO 引脚的输入状态为低电平(按键所在的电路不通，引脚接地)，当按键按下时，GPIO 引脚的输入状态为高电平(按键所在的电路导通，引脚接到电源)。只要我们检测引脚的输入电平，即可判断按键是否被按下。

电容的作用：利用电容充放电的延时，消除了波纹，起到消抖功能。

二、软件设计

在“工程”上新建“bsp_key.c”及“bsp_key.h”文件，这些文件不属于STM32 标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的，编程步骤如下：

使能 GPIO 端口时钟；

初始化 GPIO 目标引脚为输入模式(浮空输入)；

编写简单测试程序，检测按键的状态，实现按键控制 LED 灯。

三、代码

1.按键引脚宏定义

在编写应用程序的过程中，要考虑更改硬件环境的情况，即提高可移植性。

这个时候一般把硬件相关的部分使用宏来封装，若更改了硬件环境，只修改这些硬件相关的宏即可，这

些定义一般存储在头文件，即本例子中的bsp_key.h文件中

代码如下：

1 // 引脚定义

2 #define KEY1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA

3 #define KEY1_GPIO_PORT GPIOA

4 #define KEY1_GPIO_PIN GPIO_Pin_0

5

6 #define KEY2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC

7 #define KEY2_GPIO_PORT GPIOC

8 #define KEY2_GPIO_PIN GPIO_Pin_13

以上代码根据按键的硬件连接，把检测按键输入的 GPIO 端口、GPIO 引脚号以及GPIO 端口时钟封装起来了。

2. 按键 GPIO 初始化函数

利用上面的宏，编写按键的初始化函数

1 void Key_GPIO_Config(void)

2 {

3 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

4

5 /*开启按键端口的时钟*/

6 RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);

7

8 //选择按键的引脚

9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;

10 // 设置按键的引脚为浮空输入

11 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

12 //使用结构体初始化按键

13 GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

14

15 //选择按键的引脚

16 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_GPIO_PIN;

17 //设置按键的引脚为浮空输入

18 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

19 //使用结构体初始化按键

20 GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

21 }

函数执行流程如下：

(1) 使用 GPIO_InitTypeDef 定义 GPIO 初始化结构体变量，以便下面用于存储 GPIO 配置。

(2) 调用库函数 RCC_APB2PeriphClockCmd 来使能按键的 GPIO 端口时钟。

(3) 向 GPIO 初始化结构体赋值，把引脚初始化成浮空输入模式。

(4) 使用以上初始化结构体的配置，调用 GPIO_Init 函数向寄存器写入参数，完成 GPIO 的初始化。

(5) 使用同样的初始化结构体，只修改控制的引脚和端口，初始化其它按键检测时使用的GPIO 引脚。

3. 检测按键的状态

初始化按键后，就可以通过检测对应引脚的电平来判断按键状态了：

1 /** 按键按下标置宏

2 * 按键按下为高电平，设置 KEY_ON=1， KEY_OFF=0

3 * 若按键按下为低电平，把宏设置成 KEY_ON=0 ，KEY_OFF=1 即可

4 */

5 #define KEY_ON 1

6 #define KEY_OFF 0

7

8 /**

9 * @brief 检测是否有按键按下

10 * @param GPIOx:具体的端口, x 可以是（A...G）

11 * @param GPIO_PIN:具体的端口位， 可以是 GPIO_PIN_x（x 可以是 0...15）

12 * @retval 按键的状态

13 * @arg KEY_ON:按键按下

14 * @arg KEY_OFF:按键没按下

15 */

16 uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)

17 {

18 /*检测是否有按键按下 */

19 if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON ) {

20 /*等待按键释放 */

21 while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);

22 return KEY_ON;

23 } else

24 return KEY_OFF;

25 }

在这里我们定义了一个 Key_Scan 函数用于扫描按键状态。GPIO 引脚的输入电平可通过 读 取 IDR 寄存器对应的数据位来感知。

STM32 标准库提供了库函数GPIO_ReadInputDataBit 来获取位状态，该函数输入 GPIO 端口及引脚号，函数返回该引脚的电平状态，高电平返回 1，低电平返回 0。

Key_Scan 函数中以 GPIO_ReadInputDataBit 的返回值与自定义的宏“KEY_ON”对比，若检测到按键按下，则使用 while 循环持续检测按键状态，直到按键释放，按键释放后 Key_Scan 函数返回一个“KEY_ON”值；若没有检测到按键按下，则函数直接返回“KEY_OFF”。

4. 主函数

接下来我们使用主函数编写按键检测流程

1 /**

2 * @brief 主函数

3 * @param 无

4 * @retval 无

5 */

6 int main(void)

7 {

8 /* LED 端口初始化 */

9 LED_GPIO_Config();

10

11 /*初始化按键*/

12 Key_GPIO_Config();

13

14 /* 轮询按键状态，若按键按下则反转 LED */

15 while (1) {

16 if ( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON ) {

17 /*LED1 反转*/

18 LED1_TOGGLE;

19 }

20

21 if ( Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_PIN) == KEY_ON ) {

22 /*LED2 反转*/

23 LED2_TOGGLE;

24 }

25 }

26 }

代码中初始化 LED 灯及按键后，在 while 函数里不断调用 Key_Scan 函数，并判断其返回值，若返回值表示按键按下，则反转 LED 灯的状态。

四、下载验证

把编译好的程序下载到开发板并复位，按下按键可以控制 LED 灯亮、灭状态。

五、收获

1.程序如何换行

代码中的“”是 C 语言中的续行符语法，表示续行符的下一行与续行符所在的代码是同一行。代码中因为宏定义关键字“#define”只是对当前行有效，所以我们使用续行符来连接起来，应用续行符的时候要注意，在“”后面不能有任何字符(包括注释、空格)，只能直接回车。

应用：#define LED_G(a) if(a)

GPIO_RestBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN);

else GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN);

使用续行就达到了宏定义是一行分成几行写的作用。

2.异或^

^异或 ,C语言中二进制运算符

功能：与1 异或改变，与0异或不变

应用：

GPIOB->ODR ^= GPIO_Pin_0;

ODR的第一位和1相异或，做到改变状态，输出高低电平的效果。