STM32入门教程-2023版【3-4】按键控制制LED

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大家好，我是硬核王同学，最近在做免费的嵌入式知识分享，帮助对嵌入式感兴趣的同学学习嵌入式、做项目、找工作! 

这篇文章以项目代码的形式实现GPIO输入

一、按键控制LED

（1）搭建面包板电路

根据接线图接线，两个按键分别接B1、B11，两个LED接A1、A2，按键一端接GPIO口，一端接GND，就是上一章第一种的接按键的方法，LED一接GPIO口，一端接VCC，就是低电平点亮的接法。这些按键和按键和GPIO端口连接都是随意的，具体接多少个，哪个端口，哪个外设都看自己的需求。

（2）新建工程

打开工程文件夹，复制一下蜂鸣器工程的代码，改个名字叫 3-4 按键控制LED。

打开工程后，此时我们需要完成LED和按键的驱动代码，但把两个混在主函数里，就会太乱，也不好移植，所以这次选择将驱动代码封装起来，单独放在.c和.h文件里，这就是模块化编程的方式。

想封装代码，可以打开工程文件夹，再新建一个文件夹，叫Hardware，用来存放硬件驱动

回到keil，也添加一个Hardware的组

再添加一个Hardware的头文件路径

（3）封装LED代码

在左边的Project中右键Hardware组，添加一个LED的C文件，这个文件就是封装LED的程序

再右键Hardware组，添加一个LED的.H头文件，这个文件就是封装LED的程序

这样在Hardware中我们就有了LED.c和LED.h两个文件用来封装LED的驱动程序。LED.c用来存放驱动程序的主体代码，LED.h用来存放这个驱动程序可以对外提供的函数或变量的声明

这两个文件建好以后还需要添加一些必要的代码使其可以正常使用，首先在LED.c文件中右键，include一个stm32f10x的头文件

在在LED.h文件中添加防止头文件重复包含的代码

在LED.c文件中，我们首先需要一个LED的初始化函数，则可以写成如下形式

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

开启GPIOA端口的时钟，使能对该端口的访问。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

定义一个名为GPIO_InitStructure的结构体变量，用于配置GPIO引脚的属性。

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

将GPIO引脚的模式设为推挽输出，表示该引脚可以输出电平。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;

将GPIO引脚的第1和第2引脚设置为待初始化。

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

设置GPIO引脚的速度为50MHz，表示引脚的最大切换速率为50MHz。

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

根据上述配置的属性初始化GPIOA端口的引脚。第二个参数是结构体变量名，前面加上取地址的符号，这里使用的是地址传递。

void LED_Init(void){        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启时钟        //配置端口模式        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义一个结构体变量        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}//这个函数是用来初始化LED的

因为这个函数是需要被外部引用的，所以我们需要将这个函数名复制到LED.h的文件中，后面不要忘了加分号。这样就是对模块外部声明，这个函数是可以被外部调用的函数

此时，我们可以回到main.c，把上一个实验蜂鸣器的这些代码删掉，再包含LED模块的头文件，之后在主函数里，直接调用LED_Init，这样就完成了LED的初始化。

在这条代码前，有提示一个警告，这是因为我们新写的代码还没有更新，软件还不知道有这个函数，编译一下就会显示0错误0警告，有时候这个软件也会时不时报个警告或错误，这个有可能是语法检查更新较慢，直接编译一下，没有问题就行了

将此代码编译下载后，可以看到LED灯已经点亮了，这说明我们的代码里写的端口配置和模块化编程是没有问题的

因为GPIO配置好了之后默认就是低电平，所以我们还没操作LED，LED就亮起来了，那我们可以在LED_Init函数的最后加上GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);这样初始化之后，如果不操作LED，LED就是熄灭的了

void LED_Init(void){        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//开启时钟        //下面配置端口模式        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义一个结构体变量        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    //初始化        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);//GPIO配置好后默认是低电平}//这个函数是用来初始化LED的

将此代码编译下载后，可以看到LED灯已经熄灭了，这样初始化之后LED默认就是关闭的状态了，这样只需调用LED_Init();两个LED的两个GPIO口就初始化完成了

除了初始化，我们还需要点亮和熄灭LED的函数，在LED.c文件中可以加上

void LED1_ON(void){         GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);} void LED1_OFF(void){         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}void LED2_ON(void){         GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);} void LED2_OFF(void){         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);}

这里用了4个函数来实现两个灯的打开和关闭，如果你觉得函数太多了，那你也可以定义一个LED_Set函数，包含两个参数，一个参数选择操作哪个灯，另一个参数选择开还是关，这样写复用性更高，推荐使用这种写法。

这里同时记得去LED.h文件里面声明这四个函数

void LED1_ON(void); void LED1_OFF(void);void LED2_ON(void); void LED2_OFF(void);

下面接着实现LED闪烁，直接在主函数调用，编译后下载这样LED就在交替闪烁了

模块化编程的好处：将驱动代码封装起来，使得主函数中代码变得更加简洁，初始化就是初始化，开灯就是开灯，关灯就是关灯，不需要再管那些底层的各种参数了

（4）封装按键代码

和LED一样，我们可以把按键也封装到驱动函数模块中，右键Hardware组，添加一个Key的C文件，记得Key.c文件中右键添加stm32f10x的头文件

再右键Hardware组，添加一个Key的.H头文件，记得添加防止头文件重复包含的代码

首先在Key.c文件中写一个Key_Init初始化函数，可以写成如下形式

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

函数使能GPIOB的时钟。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

定义一个名为GPIO_InitStructure的结构体变量，用于配置GPIO引脚的属性。

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

将GPIO引脚的模式设为上拉输入模式，在上拉输入模式下，当按钮未按下时，GPIO引脚上的电压会被拉高到VDD电压。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;

将GPIO引脚的第1和第11引脚，也就是按键所连的引脚，设置为待初始化。

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

设置GPIO引脚的速度为50MHz，表示引脚的最大切换速率为50MHz。

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

根据上述配置的属性初始化GPIOB端口的引脚。第二个参数是结构体变量名，前面加上取地址的符号，这里使用的是地址传递。

void KEY_Init(void){        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//需要读取按键，所以选择上拉输入        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //这里是输出速度，在输入模式下其实没有用        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);}

接着再写一个读取按键值的函数，调用这个函数，就可以返回按下按键的键码，它的返回值是uint8 t，就是unsigned char的意思，按键键码默认给0，如果没有按键按下，就返回0。

在这个函数中我们需要用到特殊的GPIO库函数，可以从gpio.h中找一下GPIO的库函数文件，选中的这几个函数是GPIO的读取函数，第一个函数GPIO_ReadInputDataBit是用来读取输入数据奇存器某一个端口的输入值的，它的参数是GPIOx和GPIO_Pin，用来指定某一个端口，返回值是uint8_t，代表这个端口的高低电平，读取按键我们就需要用到这个函数

再看看其他的几个GPIO的读取函数，第一个函数上面刚刚用过，用来读取数据输入寄存器某一个端口的输入值，读取按键要用到这个函数

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

第二个函数用来读取整个数据输入寄存器的，参数只有一个GOIOx，用来指定外设，返回值是uint16_t，是一个16位的数据，每一位代表一个端口值

*uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

第三个函数是用来读取输出数据寄存器的某一个位，所以原则上来说，它并不是用来读取端口的输入数据的，这个函数一般用于输出模式下，用来看自己输出什么，具体有什么用，下面可以给大家演示一下

*uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

第四个函数用来读取整个数据输出寄存器的

*uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

上面的这四个函数就是用来读取下面这个图中的输出和输入寄存器，GPIO_ReadInputDataBit读取输入数据寄存器的某一位，GPIO_ReadInputData读取整个输入数据，GPIO_ReadOutputDataBit读取输出数据寄存器的某一位，GPIO_ReadOutputData读取整个输出数据。所以如果想读取GPIO口的数据，就需要用Readlnput的这两个函数，如果在输出模式下，想要看一下现在输出了什么，才需要用到ReadOutput的这两个函数

这里我们需要读取外部输入的端口值，所以可以这样写GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1);用于读取PB1的端口值

这个函数的返回值就是输入寄存器某一位的值，0代表低电平，1代表高电平，这时我们可以加上if判断，如果读取PB1端口值等于0，就代表按键按下，我们进入if里操作

此时按键刚按下，电平不稳定会有个抖动，所以需要Delay一段时间，消一下抖，在这里加上Delay_ms(20); 也不要忘了在Key.c文件中添加Delay.h的头文件

接着我们还需要检测一下接键松手的情况，因为我们的按键一般是松手之后才有动作的，所以在这里加上一个while循环，判断条件还是读取PB1是否等于0

如果按键一直按下，就卡在这里，直到松手，此时电平又会发生抖动，再Delay_ms(20); 消一下按键松手的抖动

接着我们赋值KeyNum=1;用这个变量将键码1，传递出去 ，这就是PB1按键的检测

PB11的按键，也是一样，可以直接复制粘贴

uint8_t KEY_GETNUM(void)  //uint8_t相当于unsinged char{           uint8_t KEY_NUM = 0 ;  //如果按键没有按下，默认给0       if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0 ){           Delay_ms(20);  //需要用到delay函数，头文件还需加上#include "Delay.h"           while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0 );//按键一般是松手才有动作，所以加上判断           Delay_ms(20); //同样是消抖           KEY_NUM = 1;           }       if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0 ){           Delay_ms(20);           while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0 );           Delay_ms(20);           KEY_NUM = 2;           }        //这段实现的功能就是，按键1按下LED1点亮，按键2按下LED2熄灭        return KEY_NUM;}

记得在Key.h中声明一下这两个函数

下面验证一下写的按键，到main.c中，添加"Key.h"头文件，然后主循环之前，初始化一下按键

接着我们定义一个全局变量KeyNum，用来存一下键码的返回值，这里注意一下，我们这个也叫KeyNum和Key.c中的不是同一个！main.c中的是全局变量，Key.c中的是局部变量，两者作用域不一样。即使在main函数中，再定义一个同名的KeyNum，这三个都是不一样的，main函数中的也是一个局部变量。在函数外面的是全局变量，每个函数都可以使用，在函数里，优先使用自己的局部变量，我们就用这个全局变量来获取返回值

下面我们在while中实现当按下按键1，LED1点亮，当按下按键2，LED1熄灭

下载编译后，可以正常实现，证明这两部分的代码模块实现成功了

那如果要实现单独一个按键按一下熄灭，再按一下点亮，该如何实现呢？这就需要用到GPIO_ReadOutputDataBit();函数，在LED.c里加上下面这段函数，使LED的状态取反，此时当按键1按下，LED1就会取反

这个函数逻辑就是，调用GPIO ReadOutputDataBit函数，读取当前的端口输出状态，如果当前输出0，就给LED置1，否则，就置0，这样就实现了端口的电平翻转

void LED1_Turn(void){        if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)//读取当前端口输出状态        {         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);        }        else GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);}//实现了端口的电平反转

那我们可以复制一下这个函数，给按键2和LED2也加上翻转的功能

void LED2_Turn(void){        if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)//读取当前端口输出状态        {         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);        }        else GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);}//实现了端口的电平反转

最后记得把这两个函数放到头文件里声明一下

此时可以在main中实现按下按键1按一下LED1点亮，再按一下LED1熄灭，按键2按一下LED2点亮，再按一下LED2熄灭

最后注意一下，这个驱动函数模块写好之后，尽量在这些函数的上面加上一些注释，尽量在这些函数的上面加上一些注释，这样，别人在使用你的函数驱动时，才知道如何使用，就像STM32的库函数一样，在每个函数上面，写一下这样的注释，自己写代码时也尽量打打注释，这样方便自己和别人理解

作 者 ：硬核王同学

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