STM32固件库实现按键控制

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前言

使用固件库实现按键控制LED

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提示：以下是本篇文章正文内容

一、原理图

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。

电容的作用：利用电容充放电的延时，消除了波纹，起到消抖功能。

二、软件设计

在“工程”上新建“bsp_key.c”及“bsp_key.h”文件，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，编程步骤如下：

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 灯。

三、代码

1.按键引脚宏定义

在编写应用程序的过程中，要考虑更改硬件环境的情况，即提高可移植性。
这个时候一般把硬件相关的部分使用宏来封装，若更改了硬件环境，只修改这些硬件相关的宏即可，这
些定义一般存储在头文件，即本例子中的bsp_key.h文件中
代码如下：

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

1 void Key_GPIO_Config(void)
2 {
     
3 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
4
5 /*开启按键端口的时钟*/
6 RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);
7
8 //选择按键的引脚
9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;
10 // 设置按键的引脚为浮空输入
11 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
12 //使用结构体初始化按键
13 GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
14
15 //选择按键的引脚
16 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_GPIO_PIN;
17 //设置按键的引脚为浮空输入
18 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
19 //使用结构体初始化按键
20 GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
21 }

函数执行流程如下：
(1) 使用 GPIO_InitTypeDef 定义 GPIO 初始化结构体变量，以便下面用于存储 GPIO 配置。
(2) 调用库函数 RCC_APB2PeriphClockCmd 来使能按键的 GPIO 端口时钟。
(3) 向 GPIO 初始化结构体赋值，把引脚初始化成浮空输入模式。
(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。
(5) 使用同样的初始化结构体，只修改控制的引脚和端口，初始化其它按键检测时使用的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：

1 /** 按键按下标置宏
2 * 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_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
17 {
     
18 /*检测是否有按键按下 */
19 if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON ) {
     
20 /*等待按键释放 */
21 while (GPIO_ReadInputDataBit(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。
STM32 标准库提供了库函数GPIO_ReadInputDataBit 来获取位状态，该函数输入 GPIO 端口及引脚号，函数返回该引脚的电平状态，高电平返回 1，低电平返回 0。
Key_Scan 函数中以 GPIO_ReadInputDataBit 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”。

4. 主函数

接下来我们使用主函数编写按键检测流程

1 /**
2 * @brief 主函数
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 灯及按键后，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 灯的状态。

四、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 灯亮、灭状态。

五、收获

1.程序如何换行

代码中的“\”是 C 语言中的续行符语法，表示续行符的下一行与续行符所在的代码是同一行。代码中因为宏定义关键字“#define”只是对当前行有效，所以我们使用续行符来连接起来，应用续行符的时候要注意，在“\”后面不能有任何字符(包括注释、空格)，只能直接回车。
应用：#define LED_G(a) if(a)
GPIO_RestBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN);
else GPIO_SetBits(LED_G_GPIO_PORT,LED_G_GPIO_PIN);
使用续行就达到了宏定义是一行分成几行写的作用。

2.异或^

^异或 ,C语言中二进制运算符
功能：与1 异或改变，与0异或不变
应用：
GPIOB->ODR ^= GPIO_Pin_0;
ODR的第一位和1相异或，做到改变状态，输出高低电平的效果。