【打卡帖】7日玩转ESP32——(第2日) GPIO输入，按键的长按和短按

一、硬件准备

开发板上面有一个Boot Button按键。

从原理图可以看出，按键按下时，GPIO9是低电平。按键弹起时，GPIO是高电平。

今日课程就是通过这个按键，实现本实训课程的内容。

二、知识要点

ESP32的官方已经将GPIO的使用封装成库GPIO & RTC GPIO，并提供API供用户使用。更加方便好上手。

配置GPIO 模式、上拉下拉和中断类型
Configure GPIO’s Mode,pull-up,PullDown,IntrType

esp_err_t gpio_config(const gpio_config_t *pGPIOConfig)

---

GPIO设置中断触发类型
GPIO set interrupt trigger type.

esp_err_t gpio_set_intr_type(gpio_num_t gpio_num, gpio_int_type_t intr_type)

---

使能GPIO中断
Enable GPIO module interrupt signal.

esp_err_t gpio_intr_enable(gpio_num_t gpio_num)

---

GPIO输出高低电平
GPIO set output level.

esp_err_t gpio_set_level(gpio_num_t gpio_num, uint32_t level)

---

GPIO读取高低电平
GPIO get input level.

int gpio_get_level(gpio_num_t gpio_num)

---

三、参考例程

ESP-IDF 中有一个GPIO例程，实现的是GPIO输入输出控制。可以参考。

四、今日作业

• 基于ESP32-C3-DevKitM开发板
• 按键短按，计数值自增并输出打印
• 按键长按，计数值清零并输出打印

五、参考答案

5.1 知识点

这边用到一个FreeRTOS的知识点，xTaskGetTickCount()函数，用于获取系统当前运行的时钟节拍数。

至于一个时钟节拍数是1ms，2ms，还是10ms，取决于configTICK_RATE_HZ，即CONFIG_FREERTOS_HZ。

CONFIG_FREERTOS_HZ在sdkconfig中定义，默认是100Hz。

则一个时钟节拍数是10ms。可以将其修改为1000Hz，则一个时钟节拍数是1ms，计时更加精确。

不过这样也会增加系统的开销，造成不必要的浪费。

5.2 中断方式

• 设置按键上升沿或者下降沿中断
• 进入中断后
  • 如果是低电平，则直接抛出“按键短按”，并记下当前的tick
  • 如果是高电平，则判断当前的tick和之前的tick的差值是否大于阈值
    • 如果是，则抛出“按键长按”
• 该方式的好处：中断比较省CPU
• 该方式的劣处：只能在按键放开的时候，才能抛出“按键长按”，用户体验不是很好
• 至于为啥还要再开一个线程，因为中断中不允许做日志打印等比较耗时的操作。我们实际应用中把日志去掉的话，完全在中断中直接做判断

#include 
#include 
#include 
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/gpio.h"

#define GPIO_INPUT_IO_0     9
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)
#define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0

static xQueueHandle gpio_evt_queue = NULL;

static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg)
{
    uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;
    xQueueSendFromISR(gpio_evt_queue, &gpio_num, NULL);
}

static void gpio_task_example(void* arg)
{
    uint32_t io_num;
    static uint32_t tickCount;
    for(;;) {
        if(xQueueReceive(gpio_evt_queue, &io_num, portMAX_DELAY)) {
            // printf("GPIO[%d] intr, val: %d\n", io_num, gpio_get_level(io_num));
            if(gpio_get_level(io_num)==0){
                printf("按键短按\n");
            }else if(gpio_get_level(io_num)==1){
                // printf("tickCount=%d, xTaskGetTickCount=%d\n", tickCount, xTaskGetTickCount());
                if(xTaskGetTickCount()>tickCount+200){
                    printf("按键长按\n");
                }
            }      
            tickCount = xTaskGetTickCount();      
        }
    }
}

void app_main(void)
{
    gpio_config_t io_conf;
    io_conf.intr_type = GPIO_INTR_POSEDGE;
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;
    io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
    io_conf.pull_up_en = 1;
    gpio_config(&io_conf);
    gpio_set_intr_type(GPIO_INPUT_IO_0, GPIO_INTR_ANYEDGE);

    gpio_evt_queue = xQueueCreate(10, sizeof(uint32_t));
    xTaskCreate(gpio_task_example, "gpio_task_example", 2048, NULL, 10, NULL);

    gpio_install_isr_service(ESP_INTR_FLAG_DEFAULT);
    gpio_isr_handler_add(GPIO_INPUT_IO_0, gpio_isr_handler, (void*) GPIO_INPUT_IO_0);

    // printf("Minimum free heap size: %d bytes\n", esp_get_minimum_free_heap_size());
    while(1) {
        vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
    }
}

5.3 定时扫描

• 开一个线程或者定时器，不断的扫描GPIO的输入状态
• 该方式的好处：用户体验较好
• 该方式的劣处：比较浪费CPU资源

#include 
#include 
#include 
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/gpio.h"

#define GPIO_INPUT_IO_0     9
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)
#define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0

void read_button()
{
    if(gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0)==0){
        uint32_t tick1 = xTaskGetTickCount();
        uint32_t tick2 = xTaskGetTickCount();
        while(gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0)==0){
            vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
            if(xTaskGetTickCount()>tick1+300){
                tick1 = xTaskGetTickCount();
                printf("按键长按\n");
                // break;
            }
        }
        if(xTaskGetTickCount()>tick2 && xTaskGetTickCount()<tick2+300)
            printf("按键短按\n");
    }
}

static void gpio_task_example(void* arg)
{
    while(1) {
        // printf("button: %d\n", gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0));
        vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
        read_button();
    }
}

void app_main(void)
{
    gpio_config_t io_conf;
    io_conf.intr_type = GPIO_INTR_POSEDGE;
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;
    io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
    io_conf.pull_up_en = 1;
    gpio_config(&io_conf);

    xTaskCreate(gpio_task_example, "gpio_task_example", 2048, NULL, 10, NULL);

    while(1) {
        vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
    }
}

六、打卡~

作业完成后，别忘了跟帖打卡（附上源码和图片）~

完成打卡的每人可有新程序员杂志。并且根据完成质量和打卡时间，评选出一二三和特等奖，并送出精美礼品~