《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第十一章 按键输入实验

正点原子运营

第十一章 按键输入实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

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

1. 按下WKUP按键，LED0状态翻转。

2. 按下KEY0按键，LED1状态翻转。

11.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

       LED1 - PE5

2. 按键

       WKUP - PA0

       KEY0 - PE4

11.1.3 原理图

本章实验使用的两个M144Z-M3最小系统板STM32F103版板载按键，分别为KEY0按键和WKUP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，WKUP按键和KEY0按键的一端连接到了电源正极，而另一端分别与MCU的PA0引脚和PE4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是确定的，因此用于读取WKUP按键和KEY0按键的PA0引脚和PE4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 HAL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，需要以下几个步骤：

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HAL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：

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

该函数的形参描述，如下表所示：

表11.2.1.1 函数HAL_GPIO_ReadPin()形参描述

该函数的返回值描述，如下表所示：

表11.2.1.2 函数HAL_GPIO_ReadPin()返回值描述

该函数的使用示例，如下所示：

1. #include"stm32f1xx_hal.h"
   
2. 
   
3. void example_fun(void)
   
4. {
   
5.     GPIO_PinState value;
   
6.    
   
7.     /* 读取PA0引脚输入电平 */
   
8.     value = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
   
9.    
   
10.     if (value == GPIO_PIN_SET)
    
11.     {
    
12.          /* Do something.*/
    
13.     }
    
14.     else
    
15.     {
    
16.          /* Do something.*/
    
17.     }
    
18. }

复制代码

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PA0引脚和PA15引脚配置为输入模式和下拉，并在需要读取WKUP按键（KEY0按键）状态的时候，读取PA0引脚（PA15引脚）的输入电平，若读取到PA0引脚（PA15引脚）的输入电平为高电平，则说明WKUP按键（KEY0按键）被按下，反之，则说明WKUP按键（KEY0按键）没有被按下。

按键驱动中，对引脚的定义，如下所示：

1. #define WKUP_GPIO_PORT         GPIOA
   
2. #define WKUP_GPIO_PIN          GPIO_PIN_15
   
3. #define WKUP_GPIO_CLK_ENABLE() do { __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); } while (0)
   
4. 
   
5. #define KEY0_GPIO_PORT         GPIOA
   
6. #define KEY0_GPIO_PIN          GPIO_PIN_0
   
7. #define KEY0_GPIO_CLK_ENABLE() do { __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); } while (0)

复制代码

按键驱动中，操作引脚的定义，如下所示：

1. #define WKUP (                                                              \
   
2.    (HAL_GPIO_ReadPin(WKUP_GPIO_PORT, WKUP_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_RESET) ?  \
   
3.     0 :                                                                     \
   
4.     1)
   
5. #define KEY0 (                                                              \
   
6.    (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_PORT, KEY0_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_RESET) ?  \
   
7.     0 :                                                                     \
   
8.     1)

复制代码

按键驱动中，按键的初始化函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   初始化按键
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. void key_init(void)
   
7. {
   
8.    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
   
9.    
   
10.     /* 使能GPIO端口时钟 */
    
11.    WKUP_GPIO_CLK_ENABLE();
    
12.    KEY0_GPIO_CLK_ENABLE();
    
13.    
    
14.     /* 配置WKUP控制引脚 */
    
15.    gpio_init_struct.Pin = WKUP_GPIO_PIN;
    
16.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
17.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    
18.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
19.    HAL_GPIO_Init(WKUP_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
20.    
    
21.     /* 配置KEY0控制引脚 */
    
22.    gpio_init_struct.Pin = KEY0_GPIO_PIN;
    
23.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
24.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    
25.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
26.    HAL_GPIO_Init(KEY0_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
27. }

复制代码

按键的初始化函数中，使能了KEY0按键和WKUP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：

1. /**
   
2. *@brief   扫描按键
   
3. *@note    按键响应具有优先级：WKUP > KEY0
   
4. *@param   mode: 扫描模式
   
5. *@arg     0: 不支持连续按
   
6. *@arg     1: 支持连续按
   
7. *@retval  按键键值
   
8. *@arg     NONE_PRES: 没有按键按下
   
9. *@arg     WKUP_PRES: WKUP按键按下
   
10. *@arg     KEY0_PRES: KEY0按键按下
    
11. */
    
12. uint8_t key_scan(uint8_t mode)
    
13. {
    
14.     static uint8_t key_release = 1;
    
15.     uint8_t key_value = NONE_PRES;
    
16.    
    
17.     if (mode != 0)
    
18.     {
    
19.          key_release = 1;
    
20.     }
    
21.    
    
22.     if ((key_release == 1) && ((WKUP == 1) || (KEY0 == 1)))
    
23.     {
    
24.          delay_ms(10);
    
25.          key_release = 0;
    
26.          
    
27.          if (KEY0 == 1)
    
28.          {
    
29.              key_value = KEY0_PRES;
    
30.          }
    
31.          
    
32.          if (WKUP == 1)
    
33.          {
    
34.              key_value = WKUP_PRES;
    
35.          }
    
36.     }
    
37.     else if ((WKUP == 0) && (KEY0 == 0))
    
38.     {
    
39.          key_release = 1;
    
40.     }
    
41.    
    
42.     return key_value;
    
43. }

复制代码

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

本章实验的应用代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     uint8_t key;
   
4.    
   
5.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
   
6.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
   
7.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
   
8.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
   
9.    led_init();                         /* 初始化LED */
   
10.    key_init();                         /* 初始化按键 */
    
11.    
    
12.     while (1)
    
13.     {
    
14.          key = key_scan(0);             /* 扫描按键 */
    
15.          
    
16.          switch (key)
    
17.          {
    
18.              case WKUP_PRES:             /* WKUP按键被按下 */
    
19.              {
    
20.                  LED0_TOGGLE();          /* 翻转LED0状态 */
    
21.                  break;
    
22.              }
    
23.              case KEY0_PRES:             /* KEY0按键被按下 */
    
24.              {
    
25.                      LED1_TOGGLE();      /* 翻转LED1状态 */
    
26.                  break;
    
27.              }
    
28.          }
    
29.          
    
30.          delay_ms(10);
    
31.     }
    
32. }

复制代码

可以看到应用代码中，在初始化完LED和按键后，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WKUP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和LED1默认是处于熄灭的状态，若此时按下并释放一次WKUP按键，则能够看到LED0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KEY0按键，则能够看到LED1的亮灭状态发生了一次翻转，与预期的实验现象效果相符。