1、硬件设计
按键机械触点断开、闭合时,由于触电的弹性作用,按键开关不会马上稳定接通或一下子断开,使用按键时会产生11的抖动,需要用软件消抖处理滤波,不方便输入检测。本实验板中连接有按键附带硬件消抖功能,如图1-2,它利用电容充放电的延时消除了波纹,从而简化软件的处理,软件只需要直接检测引脚的电平即可。
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。
若使用的实验板按键的连接方式或引脚不一样,只需根据工程修改引脚即可,程序的控制原理相同。
2 软件设计
与LED的相同,为了使工程更加有条理,我们把与按键相关的代码独立分开存储,方便以后移植。在“工程模板”之上新建bsp_key.c及bsp_key.h文件,这些文件也可根据个人喜好命名。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。
2.1 编程要点
1)使能GPIO端口时钟;
2)初始化GPIO目标引脚为输入模式(浮空输入);
3)编写简单测试程序,检测按键的状态,实现按键控制LED。
2.2 代码分析
1.按键引脚宏定义
同样,在编写按键驱动时,也要考虑更改硬件环境的情况。我们把按键检测引脚相关的宏定义到bsp_key.h文件中,见代码清单1-1。
代码清单1-1 按键检测引脚相关的宏
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,见代码清单1-2。
代码清单1-2 按键GPIO初始化函数
1 void Key_GPIO_Config(void)
2 {
3 GPIO_Init Type Def GPIO_Init Structure;
4
5 /*开启按键端口的时钟*/
6 RCC_APB2Periph Clock Cmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);
7
8 //选择按键的引脚
9 GPIO_Init Structure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;
10 //设置按键的引脚为浮空输入
11 GPIO_Init Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
12 //使用结构体初始化按键
13 GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_Init Structure);
14
15 //选择按键的引脚
16 GPIO_Init Structure.GPIO_Pin = KEY2_GPIO_PIN;
17 //设置按键的引脚为浮空输入
18 GPIO_Init Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
19 //使用结构体初始化按键
20 GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_Init Structure);
21 }
函数执行流程如下:
1)使用GPIO_Init Type Def定义GPIO初始化结构体变量,以便后面用于存储GPIO配置。
2)调用库函数RCC_APB2Periph Clock Cmd来使能按键的GPIO端口时钟,调用时使用“|”操作同时配置两个按键的时钟。
3)向GPIO初始化结构体赋值,把引脚初始化成浮空输入模式,其中的GPIO_Pin使用宏KEYx_GPIO_PIN来赋值,使函数的实现方便移植。由于引脚的默认电平受按键电路影响,所以设置成浮空输入。
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,这里的GPIO端口使用KEYx_GPIO_PORT宏来赋值,也是为了程序移植方便。
5)使用同样的初始化结构体,只修改控制的引脚和端口,初始化其他按键检测时使用的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,见代码清单12-3。
代码清单12-3 检测按键的状态
1 /** 按键按下标志宏
2 * 若按键按下为高电平,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_Type Def* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
17 {
18 /*检测是否有按键按下 */
19 if (GPIO_Read Input Data Bit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON ) {
20 /*等待按键释放 */
21 while (GPIO_Read Input Data Bit(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,而STM32标准库提供了库函数GPIO_Read Input Data Bit来获取位状态,该函数输入GPIO端口及引脚号,返回该引脚的电平状态,高电平返回1,低电平返回0。
Key_Scan函数中用GPIO_Read Input Data Bit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。
若按键的硬件没有做消抖处理,则需要在这个Key_Scan函数中做软件滤波,防止波纹抖动引起误触发。
4.main函数
接下来使用main函数编写按键检测程序,见代码清单1-4。
代码清单1-4 按键检测main函数
1 /**
2 * @brief main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的状态。
3 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亮、灭状态。