s5pv210——按键

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一、按键

1、按键的物理特性

• 按钮没有被按下时，内部是断开的。
• 按钮被按下时，内部保持接通（闭合）状态；如果放手，则由于弹簧作用，按钮又被弹开，内部断开。
• 一般按键有4个引脚，分成2对：一对是常开触点（像上面描述的不按则断开，按下则闭合）；一对是常闭触点（平时不按时是闭合的，按下后是断开的）。

2、按键的电学原理（结合原理图分析）

（1）硬件接法： SW5：GPH0_2，SW6：GPH0_3，SW78910：GPH2_0123；

（2）按键的电路连接分析

• 按钮没有按下，则按钮内部断开，GPIO引脚处电压为高电平；
• 按钮被按下时，则按钮内部导通，外部VDD经过电阻和按钮连接到地，形成回路，此时GPIO引脚处电压就变成了低电平。

（3）总结

• 按键的按下与弹开，分别对应GPIO的两种电平状态（按下则GPIO为低电平，弹开则GPIO为高电平）。
• SoC内部通过检测这个GPIO的电平高低来判断按键是否被按下，这个判断结果即可作为SoC的输入信号。

3、按键属于输入类设备

按键一般用来做输入设备（向SoC发送信息的设备，叫输入设备），由人向SoC发送按键信号（按键信号有2种：按下信号和弹开信号）。

• 有些设备是单纯的输入设备，譬如按键、触摸屏等；
• 有些设备是单纯的输出设备，譬如LCD；
• 有些设备是既能输入又能输出的，叫输入输出设备（IO），譬如串口。

4、按键的2种处理方式

SoC处理按键有2种思路：轮询方式和中断方式。

• 轮询方式：SoC每隔一段时间去读取（按键所对应的）GPIO的电平高低，以此获得按键信息；缺点在于CPU要一直注意按键事件，会影响CPU做其他事情。
• 中断方式：SoC事先设定好GPIO触发的中断所对应的中断处理程序ISR，当按键按下或弹开时会触发GPIO对应的外部中断，导致ISR执行，从而自动处理按键信息。

二、轮询方式处理按键

1、X210开发板的按键接法

• 由原理图可以看出：按下时是低电平，弹起时是高电平

2、按键对应的GPIO模式设置

• 按键接到GPIO上，按键按下还是弹起，决定外部电路的接通与否，从而决定这个GPIO引脚的电压是高还是低；
• 这个电压可以作为这个GPIO引脚的输入信号，此时GPIO配置为输入模式，即可从SoC内部读取该引脚的电平为1还是0（1对应高电平，0对应低电平）。
• GPH0CON(0xE0200C00)，GPH0DAT(0xE0200C04)，GPH2CON(0xE0200C40)，GPH2DAT(0xE0200C44)。
• 在CON寄存器中将GPIO设置为input模式，然后读取DAT寄存器：读取到的相应位的值为1表示外部是高电平，读取到的位的值为0表明外部是低电平。
• GPH0CON的每4bit（GPH0CON[?]）控制GPH0的一个引脚（引脚？）的模式。

3、轮询方式处理按键的程序流程

• 第一步，先初始化GPIO模式为input；
• 第二步，循环读取GPIO的电平值，然后判断有无按键按下；

4、轮询方式检测有无按键

/*
 *        s5pv210裸机实验
 *        
 *        key
 *
 */
 

#define _REG_GPH0CON            (*(volatile unsigned int *)0xE0200C00)
#define _REG_GPH0DAT            (*(volatile unsigned int *)0xE0200C04)
#define _REG_GPH2CON            (*(volatile unsigned int *)0xE0200C40)
#define _REG_GPH2DAT            (*(volatile unsigned int *)0xE0200C44)

void led_blink(void);
void led_off(void);

void key_init(void)
{
    //EINT2配置为输入模式
    _REG_GPH0CON &= ~(0xFF<<8);    
    //GPH2_0~GPH2_3置为输入
    _REG_GPH2CON &= ~(0xFFFF<<0);
    
}

void key_polling(void)
{
    key_init();
    while (1) {
//由于通过_REG_GPH0CON设置GPH0_2这个引脚为输入模式，
//_REG_GPH0DAT这个寄存器对应的位就是对应引脚的值
        if (!(_REG_GPH0DAT & (0x1<<2))) {
        led_blink();
    }
        if (!(_REG_GPH0DAT & (0x1<<3))) {
        led_blink();
    }
    if (!(_REG_GPH2DAT & (0x1<<0))) {
        led_blink();
    }
    if (!(_REG_GPH2DAT & (0x1<<1))) {
        led_blink();
    }
    if (!(_REG_GPH2DAT & (0x1<<2))) {
        led_blink();
    }
    if (!(_REG_GPH2DAT & (0x1<<3))) {
        led_blink();
    }
    
    }
    
}

三、外部中断

1、什么是外部中断？数据手册在哪里？

（1）SoC支持的中断类型中有一类叫外部中断。

• 内部中断，指中断源来自于SoC内部（一般是内部外设），譬如串口、定时器等部件产生的中断；
• 外部中断是SoC外部的设备，通过外部中断对应的GPIO引脚产生的中断。

（2）按键在SoC中就使用外部中断来实现。

• 将按键电路接在外部中断的GPIO上，然后将GPIO配置为外部中断模式。
• 此时通过按按键改变按键电路的电压高低，这个电压高低会触发GPIO对应的外部中断，通过引脚传进去给CPU处理。

2、电平触发和边沿触发

• 外部中断的触发模式主要有2种：电平触发和边沿触发。
• 电平触发：电平触发分为高电平触发和低电平触发。电平触发的特点是，只要电平满足条件就会不停触发中断。
• 边沿触发分为上升沿触发、下降沿触发和双边沿触发三种。边沿触发不关心电平常规状态，只关心电平变化的瞬间（边沿触发不关心电平本身是高还是低，只关心变化是从高到低还是从低到高的这个过程）。如果关注的是按键按下和弹起这两个事件本身，那么应该用边沿触发来处理按键；如果关心的是按键按下/弹起的那一段时间，那么应该用电平触发。

3、关键寄存器：CON、PEND、MASK

（1）外部中断设置需要涉及到4个寄存器

• 接线引脚要设置为中断模式；（通过对应的GPIO控制寄存器，比如GPH0是通过GPH0CON寄存器控制的）
• 设置中断触发的方式；
• 中断掩码设置为使能中断；
• 中断挂起要设置为0，发生中断以后，中断处理函数要把中断挂起为重新写为0；

（2）GPH0CON寄存器

• 接入中断的引脚要设置为EXT_INT中断模式；

（3）EXT_INT_0_CON寄存器

• 配置外部中断的触发方式。触发方式就是说外部电平怎么变化就能触发中断，也就是说这个外部中断产生的条件是什么。

（4）EXT_INT_0_PEND寄存器（中断挂起寄存器）

• 每一位对应一个外部中断，没有中断时值为0。
• 发生中断后，硬件自动将此寄存器中该中断对应的位置1，我们去处理完这个中断后应该手工将该位置0。
• PEND寄存器的位相当于一个标志，如果发生了中断暂时忙来不及去处理时，这个位一直是1（这就是挂起），直到处理了此中断才会手工清除（写代码清除）这个挂起位，表示此中断被处理了。

（5）EXT_INT_0_MASK寄存器

• 各个外部中断的使能/禁止开关。

• EXT_INT_0_MASK：中断掩码要设置为0。

4、中断方式处理按键 

#define EXT_INT_0_CON    0xE0200E00
#define EXT_INT_2_CON    0xE0200E08
#define EXT_INT_0_PEND    0xE0200F40
#define EXT_INT_2_PEND    0xE0200F48
#define EXT_INT_0_MASK    0xE0200F00
#define EXT_INT_2_MASK    0xE0200F08

#define _REG_EXT_INT_0_CON    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_0_CON)
#define _REG_EXT_INT_2_CON    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_2_CON)
#define _REG_EXT_INT_0_PEND    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_0_PEND)
#define _REG_EXT_INT_2_PEND    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_2_PEND)
#define _REG_EXT_INT_0_MASK    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_0_MASK)
#define _REG_EXT_INT_2_MASK    (*(volatile unsigned int *)EXT_INT_2_MASK)


//中断方式初始化按键
void key_inter_init(void)
{
    
    //ENIT2、ENIT3引脚设置为中断模式
    _REG_GPH0CON |= (0xFF<<8);
    //ENIT16、ENIT17、ENIT18、ENIT19引脚设置为中断模式
    _REG_GPH2CON |= (0xFFFF<<0);
    
    //设置ENIT2、ENIT3为下降沿触发
    _REG_EXT_INT_0_CON &= ~(0xFF<<8);
    _REG_EXT_INT_0_CON |= ((0x2<<8) | (0x2<<12));
    //设置ENIT16、ENIT17、ENIT18、ENIT19为下降沿触发
    _REG_EXT_INT_2_CON &= ~(0xFFFF<<0);
    _REG_EXT_INT_0_CON |= ((0x2<<0) | (0x2<<4) | (0x2<<8) | (0x2<<12));
    
    //使ENIT2、ENIT3能外部中断；
    _REG_EXT_INT_0_MASK &= ~(0x3<<2);
    //使ENIT16、ENIT17、ENIT18、ENIT19能外部中断；
    _REG_EXT_INT_2_MASK &= ~(0xF<<0);

/*    
    //清ENIT2、ENIT3中断挂起
    _REG_EXT_INT_0_PEND |= (0x3<<2);
    //清ENIT16、ENIT17、ENIT18、ENIT19中断挂起
    _REG_EXT_INT_2_PEND |= (0xF<<0);

*/
    clean_int_pend();
}

 总结：

（1）由于按键的连接方式，知按键是连接到GPH0和GPH1的。

以GPH0为例，接了按键eint1、enit2。可以通过GPH0CON寄存器控制GPH0每个引脚的模式（输出、输入、中断）。如果是中断，可知eint1和eint2的中断号分别为2,3，可以统一看做是中断组号0下的中断，因此是在ext_int_0_前缀的寄存器下继续进行触发条件的设置（EXT_INT_0_CON寄存器），以及是否启用中断的设置（EXT_INT_0_MASK寄存器）。由于是中断2,3，因此设置的是2,3中断对应的位（[]中为2,3的）。

 

 

附：串口输出和按键消抖

1、基于串口标准输出的按键调试

• 以之前的串口stdio的工程为基础来移植添加轮询方式按键处理。
• 注意USB下载方式可能有错误（有可能不下载，也有可能下载了执行不对），解决方案是用SD卡启动来替代。

2、按键消抖

（1）按键这种物理器件本身会有抖动信号

• 抖动信号指的是在电平由高到低（也就是按键按下时）或者电平由低到高（也就是按键弹起时）过程中，电平的变化不是立刻变化，而是经过了一段时间的不稳定期才完成变化，在这个不稳定期间电平可能会时高时低反复变化，这个不稳定期就叫抖动。
• 抖动期内获取按键信息是不可靠的，要想办法消抖。

（2）什么叫消抖？

• 消抖就是用硬件或者软件方法来尽量减小抖动期对按键获取的影响。
• 第一是硬件消抖，消抖思路就是尽量减小抖动时间，方法是通过硬件添加电容等元件来减小抖动；
• 第二是软件消抖，消抖思路是发现一次按键按下/弹起事件后，不立即处理按键，而是延时一段时间（一般10～20ms，这就是消抖时间）后再次获取按键键值，如果此次获取和上次一样是按下/弹起，那就认为真的按下/弹起了。
• 一般比较精密需要的时候，需要硬件消抖和软件消抖一起配合。