蓝桥杯嵌入式总结(KEY配置_按键扫描（三行代码）_矩阵按键_GPIO口输入和输出类型)
KEY
- 按键输入：通过按键向芯片输入信号，一般的按键都会接上拉电阻接芯片，另一端接地，按下将芯片的引脚拉低。因此在初始化函数中芯片引脚的工作模式为上拉输入，引脚的初始电平为高电平。
- 矩阵按键：通过芯片向矩阵按键（4*4）的行和列接口分别输入0000 1111和1111 0000检测两次，判断出按键的坐标。
1.KEY初始化
CT117E开发板KEY1-4引脚，分别为PA0、PA8、PB1、PB2。
KEY_Init()函数注意的问题：
按键输入时GPIO的工作模式为上拉输入。
void KEY_Init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
2.短按和长按
按键输入最主要的一步是按键扫描，方法有很多。
三行代码的按键扫描（不是原创）
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)//读取指定端口管脚的输入
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)
#define KEY3 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)
#define KEY4 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_2)
#define KEYINPUT KEY1|(KEY2<<1)|(KEY3<<2)|(KEY4<<3)|0XF0 //将四个按键的IO口附在0xf0的后四位上，分别为KEY4/3/2/1
u8 trg = 0;
u8 cont = 0;
void KEY_Reading()
{
u8 read_data = (KEYINPUT)^(0xff);
trg = read_data&(read_data^cont);
cont = read_data;
}
- 按键配置的上拉输入，当没有按键按下时，KEYINPUT为0xff；read_data = (KEYINPUT)^(0xff) = 0x00；trg = 0x00&0x00 = 0x00；cont = 0x00；
- 当按键4按下时，KEYINPUT为0xf7; read_data = 0x08；计算trg的cont为按键未按下时的cont：trg = 0x08&(0x08^0x00) = 0x08；cont = 0x08依次列推，trg 为0x04、0x02、0x01;
- 当按键4长按时，第二次进入按键扫描时，按键4 trg = 0x08&(0x08^0x08) = 0x00；cont的值保持不变，按键4、3、2、1分别长按：cont = 0x08、0x04、0x02、0x01;
- 按键短按的标志位为trg 按键长按的标志位为cont.
- 在SYSTICK中断处理函数每50ms进行一次按键扫描，如果按键判断语句放在中断外时，必须要用（长按标志位cont & KEY_FLAG按键扫描标志位）作为判断条件，if语句中变量累加20次后在执行操作，达到地效果为按键长按1s后执行操作；如果按键判断语句放在SYSTICK中断内则不需要。
按键1短按：蜂鸣器响100ms，长按：点亮第二个LED；
按键4短按：点亮第三个LED，长按：熄灭第三个LED；
u8 time_count = 0; //长按时间累加位
u8 time_count1 = 0;
extern u8 trg;
extern u8 cont;
if(KEY_FLAG) //按键扫描
{
KEY_FLAG = 0;
KEY_Reading();
}
if(trg == 0x01)
{
Beep_Flag = 1;
}
if(cont == 0x01 && KEY_FLAG) //按键1长按 按键判断语句放在中断外应把（长按标志位cont & KEY_FLAG按键扫描标志位）作为判断条件
{
time_count ++;
if(time_count == 20)//50ms进行一次按键扫描，长按时间为1s触发
{
time_count = 0;
GPIOC->ODR &= ~(1<<8);
GPIOD->ODR |= (1<<2);//打开锁存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//关闭锁存器
}
}
if(trg == 0x08)
{
GPIOC->ODR &= ~(1<<9);
GPIOD->ODR |= (1<<2);//打开锁存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//关闭锁存器
}
if(cont == 0x08 && KEY_FLAG)
{
time_count1 ++;
if(time_count1 == 20)//50ms进行一次按键扫描，长按时间为1s触发
{
time_count1 = 0;
GPIOC->ODR |= (1<<9);
GPIOD->ODR |= (1<<2);//打开锁存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//关闭锁存器
}
}
3.矩阵按键
经过三行代码的按键扫描的启发，自己写了一下矩阵按键的三行代码。
与按键输入不同的点：
- 矩阵按键需要扫描两次，分别是行和列。
- 矩阵按键的行和列端口的初始值由芯片输出，要自己设定。
矩阵按键扫描函数
- 4*4的矩阵按键需要8个IO口，我把它接在了PC0-PC7；矩阵按键第一列到第四列是PC0-PC3,第一行到第四行是PC4-PC7。
- 检测方式：行或列分别赋0和1，检测赋0的行或列，变为1的行或列为按键的坐标。
- KEYINPUT宏定义，PC0-PC8由低位到高位赋值，与按键输入方法相同。
#define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_0)//读取指定端口管脚的输入
#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_1)
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_2)
#define KEY3 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_3)
#define KEY4 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_4)
#define KEY5 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_5)
#define KEY6 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_6)
#define KEY7 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_7)
#define KEYINPUT KEY0|(KEY1<<1)|(KEY2<<2)|(KEY3<<3)|(KEY4<<4)|(KEY5<<5)|(KEY6<<6)|(KEY7<<7)|0X00//矩阵按键的八个IO口附在0x00的上，分别为KEY7/6/5/4/3/2/1/0
- 矩阵按键的检测分为检测行和列，因此分成了两个函数，行检测函数和列检测函数。
u8 trg_line = 0; //行检测标志位
u8 cont_line = 0;
u8 trg_column = 0; //列检测标志位
u8 cont_column = 0;
行检测函数：
初始值设置：列的IO口均为1，行的IO口均为0，因此KEYINPUT = 0x0f；与按键扫描的原理相同，readline =
(KEYINPUT)^(0x0f);
因为KEYINPUT异或和它相等的值才为0x00，这样trg_line和trg_column的初始值也为0。
当第一行有按键按下时，KEYINPUT = 0x1f, readline = 0x1f^0x0f = 0x10; trg_line = 0x10(0x10^0x00)
= 0x10; 依次列推，trg_line = 0x20、0x40、0x80。
void MATRIX_KEY_Readline() //读取是来自矩阵按键的哪一行
{
u8 read_line;
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_0); //0000 1111
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_1);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_2);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_3);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_5);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7);
read_line = (KEYINPUT)^(0x0f);
trg_line = read_line&(read_line^cont_line);
cont_line = read_line;
}
列检测函数：
初始值设置：列的IO口均为0，行的IO口均为1，因此KEYINPUT = 0xf0，与按键扫描的原理相同，read_column =
(KEYINPUT)^(0xf0);
因为KEYINPUT异或和它相等的值才为0x00，这样cont_line和cont_column的初始值也为0。
当第一列有按键按下时，KEYINPUT = 0xf1, read_column = 0xf1^0xf0 = 0x01; trg_column = 0x01(0x01^
0x00) = 0x01; 依次列推，trg_column = 0x02、0x04、0x08。
void MATRIX_KEY_Readcolumn() //读取是来自矩阵按键的哪一列
{
u8 read_column;
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_0); //1111 0000
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_1);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_2);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_3);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7);
read_column = (KEYINPUT)^(0xf0);
trg_column = read_column&(read_column^cont_column);
cont_column = read_column;
}
行、列检测函数内要用GPIO_SetBits();函数设置行和列端口的初始值；
4.矩阵按键初始化函数
void MATRIX_KEY_Init() //矩阵按键初始化
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //与按键输入配置的上拉输入不同，矩阵按键配置推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
}
注意：GPIO的工作模式为推挽输出。
按键（1,1）点亮第三个LED，按键（2,2）熄灭第三个LED。
if(KEY_FLAG) //按键扫描
{
KEY_FLAG = 0;
MATRIX_KEY_Readline();
MATRIX_KEY_Readcolumn();
}
if(trg_line == 0x10 && trg_column == 0x01) //第一行第一个按键按下
{
GPIOC->ODR &= ~(1<<9);
GPIOD->ODR |= (1<<2);//打开锁存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//关闭锁存器
}
if(trg_line == 0x20 && trg_column == 0x02) //第二行第二个按键按下
{
GPIOC->ODR |= (1<<9);
GPIOD->ODR |= (1<<2);//打开锁存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//关闭锁存器
}
5.GPIO口输入和输出类型
Cortex-M3 里，GPIO 工作模式的配置有 8 种：
- GPIO_Mode_IPU 上拉输入
- GPIO_Mode_IPD 下拉输入
- GPIO_Mode_AIN 模拟输入
- GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
- GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
- GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
- GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
- GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
上拉输入/下拉输入/模拟输入
字面意思理解即可。
浮空输入
浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平
是不确定的。
推挽输出
可以输出高,低电平,连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通
的时候另一个截止。
开漏输出
输出端相当于三极管的集电极。要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动其吸收电流的能力相对
强(一般 20MA 以内)。
一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电
平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以
改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供 TTL/CMOS 电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的
速度 。阻值越大，速度越低功耗越小， 所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)
图中，左边是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的 PNP 三极管截止，而上面 NPN 三极管导通，输出电
平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反， PNP 三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边可以理解为开漏输
出形式，需要接上拉。
复用开漏输出、复用推挽输出
可以理解为 GPIO 口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用 IO口使用）。
（以上仅个人观点）