一、介紹
在這篇文章中，我們以按鍵作為輸入器件對飛思卡爾XEP100單片機的GPIO的輸入功能進行測試。對應的硬體電路如下圖所示。
當按鍵未按下時，由于有上拉電阻R39~R312的作用，單片機檢測到的電平為高電平；當按鍵按下時，單片機引腳與地短接，單片機檢測到引腳為低電平。
當按鍵按下時，按鍵輸出端的原始電平如下圖所示：
由圖中可以看出，在按鍵按下和松開時，按鍵的電平信号存在波動，一般為10~15ms，這樣有可能導緻誤判。為了消除抖動，可行的方法有：硬體去抖和軟體去抖兩種方法。本文的電路上使用的方法為硬體去抖，即在按鍵的兩端加了一個去抖電容。軟體去抖的方法是在檢測到按鍵按下後，延時10~15ms，跳過抖動的這段信号，再進行檢測，如果是低電平則判斷按鍵按下。
本文的硬體電路的按鍵與單片機引腳的連接配接關系如下：
PTH3——KEY1
PTH2——KEY2
PTH1——KEY3
PTH0——KEY4
單片機的PH口是有中斷功能的I/O口，是以對按鍵狀态的讀入有查詢和中斷兩種方式。
所謂查詢方式是指，單片機以一定的時間間隔按時對輸入口的電平進行讀取。中斷是指計算機在執行程式的過程中，當出現異常情況或特殊請求時，計算機停止現在執行的程式，轉向對這些異常情況或特殊請求的處理，處理結束後再傳回之前的程式的間斷處，繼續執行原程式。中斷時單片機實時處理内部事件或外部事件的一種機制，當某種内部事件或外部事件發生時，單片機的中斷系統将迫使CPU暫停正在執行的程式轉而去執行中斷事件，中斷事件處理完畢後，再傳回被中斷的程式處，繼續執行下去。中斷機制如下圖所示。
在程式中使用中斷具有以下優點：
（1）提高了CPU的效率。CPU與外圍裝置的工作方式有查詢和中斷兩種方式，查詢方法是無論外圍裝置是否需要服務，CPU每隔一段時間都要依次查詢一遍，這種方法CPU需要花費時間做查詢工作。而中斷則是在外圍裝置需要服務時主動告訴CPU，CPU則停下目前的工作去進行中斷程式，進而可以提高CPU的效率。
（2）可以實作實時處理。外圍裝置任何時刻都可以送出請求中斷信号，CPU接到請求後及時處理，以滿足實時的需求。
（3）可以及時處理故障。單片機系統運作過程中難免會出現故障，有許多事情是無法預料到的。如：電源掉電、存儲器出錯、外圍裝置工作不正常等，這時可以通過中斷系統向CPU發送中斷請求，由CPU及時轉到相應的出錯處理程式，進而提高了系統的可靠性。
産生中斷時，中斷服務程式執行完畢後恢複單片機狀态，單片機從被中斷打斷的地方繼續執行。當某一中斷事件發生，與該事件相對應的标志将被置位。如果該中斷未使能，那麼單片機不會對該中斷作出反應。CCR寄存器中的全局中斷屏蔽位I在複位之後為1，屏蔽掉所有中斷事件。在使用者程式完成堆棧指針和其他設定之後，清除I，允許單片機響應中斷事件，程式中的 “EnableInterrupts;”語句就是實作使能中斷的功能。當單片機接收到一個有效的中斷請求，在響應之前，它會執行完目前運作的指令，然後逐周期執行以下過程：
儲存CPU寄存器到堆棧中
設定CCR寄存器中的I=1，禁止全局中斷
擷取目前所有挂起的待進行中斷事件中最高優先級中斷向量
預取中斷向量的位址排列到指令隊列中
當單片機響應中斷後，I自動置為1，避免中斷嵌套。通常，ISR執行完畢後，I恢複為0（CCR從堆棧彈出）。如果在ISR中，清除I（即設定I=0），那麼MCU有可能在目前中斷事件未完成之前響應其他中斷事件，即中斷嵌套。中斷嵌套可能對使用者程式調試帶來麻煩。
當ISR執行到RTI指令，CCR，A，X，PC從堆棧恢複。
使用者可在自己的中斷服務程式一開始将I清零，進而使能全局中斷。那麼目前運作的中斷服務程式可以被其他中斷打斷，MCU運作新的中斷服務程式，進而形成中斷嵌套。使用者在使用中斷嵌套時會對調試帶來不便，故建議避免使用中斷嵌套。在中斷服務程式的開始，使用者程式應清掉産生該中斷的标志位，其目的是同一中斷源産生另外一個中斷事件能夠被記錄，并在完成目前中斷服務程式之後能夠得到MCU的響應。
每一個中斷對應一個中斷向量。這個向量指向這個中斷的服務程式。用CodeWarrior程式設計時，在工程的“Project Settings\Linker Files”檔案夾下的“Project.prm”檔案中設定相應中斷的中斷向量。
二、查詢方式讀取按鍵
在這個實驗中，我們采用查詢方式對按鍵的狀态進行讀取，主要代碼如下，（完整代碼可以從本文的資源中下載下傳）
void main(void) {
DisableInterrupts;
init_led_key();
EnableInterrupts;
for(;;)
{
delay();
data=data<<1; //左移一位
if(data==0)
data=0x01;
if(KEY1==0&&KEY1_last==1) //按鍵F1按下
mode=1;
if(KEY2==0&&KEY2_last==1) //按鍵F2按下
mode=2;
KEY1_last=KEY1; //儲存F1的狀态
KEY2_last=KEY2; //儲存F2的狀态
if(mode==1)
LED = ~data;
else
LED = data;
}
}
在這段代碼中，發光二極管以流水燈的方式進行閃爍，每個周期經過delay()；函數延時之後，讀取KEY1和KEY2的狀态，并且與上個周期的轉态進行比較，如果上個周期為1（沒有按下），這個周期為0（按鍵按下），則改變燈閃的模式，如果按下按鍵“KEY2”，則8個燈中隻有一個熄滅，并且熄滅的燈循環向右移動。按下按鍵“KEY1”，則8個燈中隻有一個點亮，并且點亮的燈循環向右移動。
三、中斷方式讀取按鍵
在這個實驗中，我們通過中斷來進行按鍵的讀取，為了使能中斷功能，首先要對按鍵進行初始化，代碼如下所示。
void init_key(void)
{
KEY1_dir =0; //設定為輸入
KEY2_dir=0;
KEY3_dir=0;
KEY4_dir=0;
PPSH = 0x00; //極性選擇寄存器,選擇下降沿;
PIFH = 0x0f; //對PIFH的每一位寫1來清除标志位;
PIEH = 0x0f; //中斷使能寄存器;
}
在這段代碼中，首先将每個按鍵的方向寄存器設定為輸入狀态，然後通過PPSH寄存器設定PH0~PH3的輸入極性為下降沿觸發中斷。PIFH = 0x0f; 将标志位清除，PIEH=0x0f; 将中斷功能使能。
這個程式的主函數代碼如下所示。
void main(void) {
DisableInterrupts;
init_led();
init_key();
EnableInterrupts;
for(;;)
{
delay(time);
if(direction==1)
{
data=data<<1; //左移一位
if(data==0)
data=0x01;
}
else
{
data=data>>1; //右移一位
if(data==0)
data=0x80;
}
LED = ~data;
}
}
這段代碼中，初始化了按鍵和LED，然後主循環中控制LED閃爍，LED的狀态根據time和direction進行變化，time決定了延時的長短，進而影響閃爍的快慢，direction影響燈閃爍的方向。
中斷的處理函數如下所示
interrupt void PTH_inter(void)
{
if(PIFH != 0) //判斷中斷标志
{
PIFH = 0xff; //清除中斷标志
if(KEY1 == 0) //按鍵1按下
{
time-=1;
if(time==0)
time=1;
}
if(KEY2 == 0)
{
time+=1;
if(time>10)
time=10;
}
if(KEY3 == 0)
direction=0;
if(KEY4 == 0)
direction=1;
}
}
由于中斷設定的是下降沿觸發中斷，當有按鍵按下時，會進入中斷函數，在中斷函數中，首先确認标志位，判斷是否确實有中斷發生，然後判斷是哪個按鍵按下，用KEY1和KEY2來改變time的值，用KEY3和KEY4來改變direction的值。
需要注意的是，要設定中斷向量，在工程的“Project Settings\Linker Files”檔案夾下的“Project.prm”檔案中設定，如下所示，
VECTOR ADDRESS 0xffcc PTH_inter
這個實驗的現象是，8個LED燈中有一個點亮，并且點亮的燈循環向右移動。按下按鍵“KEY1”，燈移動的速度加快；按下按鍵“KEY2”，燈移動的速度減慢；按下按鍵“KEY3”,燈向左移動；按下按鍵“KEY4”,燈向右移動。