第八章 按键输入实验
[mw_shl_code=c,true]1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板
2.软件平台：MDK5.1
3.固件库版本：V1.4.0[/mw_shl_code]
上两章，我们介绍了STM32F4的IO口作为输出的使用，这一章，我们将向大家介绍如何使用STM32F4的IO口作为输入用。在本章中，我们将利用板载的4个按键，来控制板载的两个LED的亮灭。通过本章的学习，你将了解到STM32F4的IO口作为输入口的使用方法。本章分为如下几个小节：
8.1 STM32F4 IO口简介
8.2 硬件设计
8.3 软件设计
8.4 下载验证
8.1 STM32F4 IO口简介
STM32F4的IO口在上两章已经有了比较详细的介绍，这里我们不再多说。STM32F4的IO口做输入使用的时候，是通过调用函数GPIO_ReadInputDataBit()来读取IO口的状态的。了解了这点，就可以开始我们的代码编写了。
这一章，我们将通过ALIENTEK探索者STM32F4开发板上载有的4个按钮（KEY_UP、KEY0、KEY1和KEY2），来控制板上的2个LED（DS0和DS1）和蜂鸣器，其中KEY_UP控制蜂鸣器，按一次叫，再按一次停；KEY2控制DS0，按一次亮，再按一次灭；KEY1控制DS1，效果同KEY2；KEY0则同时控制DS0和DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。
8.2 硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0、DS1
2） 蜂鸣器
3） 4个按键：KEY0、KEY1、KEY2、和KEY_UP。
DS0、DS1以及蜂鸣器和STM32F4的连接在上两章都已经分别介绍了，在探索者STM32F4开发板上的按键KEY0连接在PE4上、KEY1连接在PE3上、KEY2连接在PE2上、KEY_UP连接在PA0上。如图8.2.1所示：
图8.2.1 按键与STM32F4连接原理图
这里需要注意的是：KEY0、KEY1和KEY2是低电平有效的，而KEY_UP是高电平有效的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在STM32F4内部设置上下拉。
8.3 软件设计
从这章开始，我们的软件设计主要是通过直接打开我们光盘的实验工程，而不再讲解怎么加入文件和头文件目录。工程中添加相关文件的方法在我们前面两个实验已经讲解非常详细。
打开我们的按键实验工程可以看到，我们引入了key.c文件以及头文件key.h。下面我们首先打开key.c文件，关键代码如下：
#include "key.h"
#include "delay.h"
//按键初始化函数
void KEY_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef
GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOE,
ENABLE);//使能GPIOA,GPIOE时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
//KEY0 KEY1
KEY2对应引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE2,3,4
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//WK_UP对应引脚PA0
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;//下拉
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA0
}
//按键处理函数
//返回按键值
//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
//0，没有任何按键按下
//1，KEY0按下2，KEY1按下3，KEY2按下 4，WKUP按下 WK_UP
//注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>WK_UP!!
u8 KEY_Scan(u8 mode)
{
static
u8 key_up=1;//按键按松开标志
if(mode)key_up=1; //支持连按
if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||WK_UP==1))
{
delay_ms(10);//去抖动
key_up=0;
if(KEY0==0)return
1;
else
if(KEY1==0)return 2;
else
if(KEY2==0)return 3;
else
if(WK_UP==1)return 4;
}else
if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&WK_UP==0)key_up=1;
return 0;// 无按键按下
}
这段代码包含2个函数，void KEY_Init(void)和u8 KEY_Scan(u8 mode)，KEY_Init是用来初始化按键输入的IO口的。实现PA0、PE2~4的输入设置，这里和第六章的输出配置差不多，只是这里用来设置成的是输入而第六章是输出。
KEY_Scan函数，则是用来扫描这4个IO口是否有按键按下。KEY_Scan函数，支持两种扫描方式，通过mode参数来设置。
当mode为0的时候，KEY_Scan函数将不支持连续按，扫描某个按键，该按键按下之后必须要松开，才能第二次触发，否则不会再响应这个按键，这样的好处就是可以防止按一次多次触发，而坏处就是在需要长按的时候比较不合适。
当mode为1的时候，KEY_Scan函数将支持连续按，如果某个按键一直按下，则会一直返回这个按键的键值，这样可以方便的实现长按检测。
有了mode这个参数，大家就可以根据自己的需要，选择不同的方式。这里要提醒大家，因为该函数里面有static变量，所以该函数不是一个可重入函数，在有OS的情况下，这个大家要留意下。同时还有一点要注意的就是，该函数的按键扫描是有优先级的，最优先的是KEY0，第二优先的是KEY1，接着KEY2，最后是KEY3（KEY3对应KEY_UP按键）。该函数有返回值，如果有按键按下，则返回非0值，如果没有或者按键不正确，则返回0。
接下来我们看看头文件key.h里面的代码：
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
#include "sys.h"
/*下面的方式是通过直接操作库函数方式读取IO*/
#define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)
//PE4
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3) //PE3
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2)
//PE2
#define WK_UP GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0) //PA0
#define KEY0_PRES 1
#define KEY1_PRES 2
#define KEY2_PRES 3
#define WKUP_PRES
4
void KEY_Init(void); //IO初始化
u8 KEY_Scan(u8);
//按键扫描函数
#endif
这段代码里面最关键就是4个宏定义：
#define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)
//PE4
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3) //PE3
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2)
//PE2
#define WK_UP GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0) //PA0
这里使用的是调用库函数来实现读取某个IO口的1个位的。同输出一样，上面的功能也同样可以通过位带操作来简单的实现：
#define KEY0 PEin(4) //PE4
#define KEY1 PEin(3) //PE3
#define KEY2 PEin(2) //P32
#define WK_UP  Ain(0) //PA0
用库函数实现的好处是在各个STM32芯片上面的移植性非常好，不需要修改任何代码。用位带操作的好处是简洁，至于使用哪种方法，看各位的爱好了。
在key.h中，我们还定义了KEY0_PRES
/ KEY1_PRES/ KEY2_PRES/WKUP_PRESS等4个宏定义，分别对应开发板四个按键（KEY0/KEY1/KEY2/ KEY_UP）按键按下时KEY_Scan返回的值。通过宏定义的方式判断返回值，方便大家记忆和使用。
最后，我们看看main.c里面编写的主函数代码如下：
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
int main(void)
{
u8 key; //保存键值
delay_init(168); //初始化延时函数
LED_Init(); //初始化LED端口
BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口
KEY_Init(); //初始化与按键连接的硬件接口
LED0=0; //先点亮红灯
while(1)
{ key=KEY_Scan(0); //得到键值
if(key)
{ switch(key)
{ case WKUP_PRES: //控制蜂鸣器
BEEP=!BEEP;
break;
case
KEY0_PRES: //控制LED0翻转
LED0=!LED0;
break;
case
KEY1_PRES: //控制LED1翻转
LED1=!LED1;
break;
case
KEY2_PRES: //同时控制LED0,LED1翻转
LED0=!LED0;
LED1=!LED1;
break;
}
}else
delay_ms(10);
}
}
主函数代码比较简单，先进行一系列的初始化操作，然后在死循环中调用按键扫描函数KEY_Scan()扫描按键值，最后根据按键值控制LED和蜂鸣器的翻转。
最后按 ，编译工程，得到结果如图8.3.3所示：
图8.3.3 编译结果
可以看到没有错误，也没有警告。接下来，大家就可以下载验证了。如果有JTAG，则可以用jtag进行在线调试（需要先下载代码），单步查看代码的运行，STM32F4的在线调试方法介绍，参见：3.4.2节。
8.4下载验证
同样，我们还是通过flymcu下载代码，在下载完之后，我们可以按KEY0、KEY1、KEY2和KEY_UP来看看DS0和DS1以及蜂鸣器的变化，是否和我们预期的结果一致？
至此，我们的本章的学习就结束了。本章，作为STM32F4的入门第三个例子，介绍了STM32F4的IO作为输入的使用方法，同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验证一下，从而加深印象。
实验详细手册和源码下载地址：http://www.openedv.com/posts/list/41586.htm
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发表于 2014-12-5 22:12:08
