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【经验分享】进程同步与互斥实验代码_正点原子 STM32F4/F7水星 开发板资料连载第八章 按键输入实验...

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STMCU小助手 发布时间:2021-12-15 11:00

第八章 按键输入实验

使用 STM32F7 的 IO 口作为输入用。在本章中,我们将利用板载的 3 个按键,来控制板载的两个 LED 的亮灭。通过本章的学习,你将了解到 STM32F7 的 IO 口作为输入口的使用方法。本章分为如下几个小节:

8 K5 F& ?' J  f4 m

8.1 STM32F7 IO 口简介

STM32F7 的 IO 口在上一章已经有了比较详细的介绍,这里我们不再多说。STM32F7 的 IO

口做输入使用的时候,是通过调用函数 HAL_GPIO_ReadPin ()来读取 IO 口的状态的。了解了这

点,就可以开始我们的代码编写了。

这一章,我们将通过 ALIENTEK 水星 STM32 开发板上载有的 4 个按钮(KEY_UP、KEY0、

KEY1 和 KEY2),来控制板上的 2 个 LED(DS0 和 DS1),其中 KEY_UP 控制 DS0,DS1 互斥

点亮;KEY2 控制 DS0,按一次亮,再按一次灭;KEY1 控制 DS1,效果同 KEY2;KEY0 则同

时控制 DS0 和 DS1,按一次,他们的状态就翻转一次。

8.2 硬件设计

本实验用到的硬件资源有:

1) 指示灯 DS0、DS1。

2) 4 个按键:KEY0、KEY1、KEY2、和 KEY_UP。

DS0、DS1 和 STM32F767 的连接在上一章已经介绍过了,在水星 STM32 开发板上的按键

KEY0 连接在 PH3 上、KEY1 连接在 PH2 上、KEY2 连接在 PC13 上、KEY_UP 连接在 PA0 上。

如图 7.2.1 所示:


& i" o7 @; v; s8 R
% E* d# d1 A: B( W/ Y* {

图 8.2.1 按键与 STM32F767 连接原理图

这里需要注意的是:KEY0 和 KEY1 是低电平有效的,而 KEY_UP 是高电平有效的,并且

外部都没有上下拉电阻,所以,需要在 STM32F767 内部设置上下拉。

8.3 软件设计

从这章开始,我们的软件设计主要是通过直接打开我们光盘的实验工程,而不再讲解怎么

加入文件和头文件目录。工程中添加相关文件的方法在我们前面实验已经讲解非常详细。

打开按键实验工程可以看到,工程引入了 key.c 文件以及头文件 key.h。下面我们首先打开

key.c 文件,关键代码如下:

  1. #include "key.h"
    ( O& m; O, c5 y: f! n7 t5 f! l
  2. #include "delay.h"2 G" e. I! w# {, D
  3. //按键初始化函数
    ; j) d) {/ H& P( j/ p  C
  4. void KEY_Init(void)) Q4 z" f6 q) m/ {
  5. {7 X- q) f" R9 q: i- `5 w. [; T
  6. GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    5 ?0 b1 t% Q7 p1 {
  7. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();* q' I% |6 n5 G% r5 L/ F
  8. //开启 GPIOA 时钟
    . P/ }% U# P) X4 m$ X# K! G! f+ \
  9. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();; z: I* P5 ^% b; a, |# s- s
  10. //开启 GPIOC 时钟
    + ^# k4 f, U6 }) l
  11. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
    6 x+ p- e- B+ S) m( v6 q/ o
  12. //开启 GPIOH 时钟
    7 x4 d0 \9 g/ F& E. c
  13. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;
      r: o4 T/ U$ e' E
  14. //PA0
    $ F( z7 r" P( z  t4 q- G- s
  15. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    9 H$ k* s4 `' N
  16. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉# u& g5 V8 ^( h  y5 p- f2 h
  17. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速' v1 g( c0 d8 U: H) D( ^
  18. HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
      H2 I6 s1 |" ^0 p+ T, K
  19. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,3; m( C8 s! p8 N! U/ m. {
  20. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入( h2 B5 Y8 k7 Z! i7 ]
  21. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
    . S. ?3 ]2 I2 Q
  22. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    4 ]% T) \/ j" R- m+ r5 `
  23. HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
    # @/ ?) a0 K1 p
  24. }0 w+ Y. ~6 F( a* q2 n* i) V# ~
  25. //按键处理函数
    6 h1 u- Z7 h/ K0 m
  26. //返回按键值2 s- R$ w- m& A5 i
  27. //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
    # b! _. I& _' [( a2 T: l
  28. //0,没有任何按键按下 1,WKUP 按下 WK_UP5 Q8 k: `  a( ]8 T8 p  y: U: Z4 g! a4 z
  29. //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>WK_UP!!; \( C" P$ o& m1 i" A2 z
  30. u8 KEY_Scan(u8 mode)
    $ ]! B+ ~3 n& |/ w% \6 Q. |
  31. {3 o! @% [2 U! d8 T. P  @! Q3 _
  32. static u8 key_up=1;" I6 T0 z; A- L5 J
  33. //按键松开标志
    . r, W( A+ T' Q) H
  34. if(mode==1)key_up=1; //支持连按* J; e- w0 J) |
  35. if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1)): l+ k8 I* o- A3 ^9 ?# F. u) {
  36. {
    * ^6 [! P1 \# ^% f1 t" C* K
  37. delay_ms(10);% L+ p$ }- G1 c$ a& v8 \& I
  38. key_up=0;
    + W% C' P, d. p' A! E2 i6 M
  39. if(KEY0==0) return KEY0_PRES;) k/ |' E2 C/ D# u! g* {3 b3 W
  40. else if(KEY1==0) return KEY1_PRES;
    7 J0 W- F  v8 {$ \* L- s
  41. else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES;" F" u, G5 |$ h0 M+ t6 N
  42. }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;: d2 B, D' `9 t& a2 I6 K. h/ Q/ k; D
  43. return 0; //无按键按下
    5 d: H% U5 l$ ^
  44. }
复制代码

+ E( y# G0 W; Q" G2 h# ~, u

这段代码包含 2 个函数,void KEY_Init(void)和 u8 KEY_Scan(u8 mode),KEY_Init 是用来

初始化按键输入的 IO 口的。实现 PA0、PC13、PH2 和 PH3 的输入设置,这里和第六章的输出

配置差不多,只是这里用来设置成的是输入而第六章是输出。

KEY_Scan 函数,则是用来扫描这 4 个 IO 口是否有按键按下。KEY_Scan 函数,支持两种

扫描方式,通过 mode 参数来设置。

当 mode 为 0 的时候,KEY_Scan 函数将不支持连续按,扫描某个按键,该按键按下之后必

须要松开,才能第二次触发,否则不会再响应这个按键,这样的好处就是可以防止按一次多次

触发,而坏处就是在需要长按的时候比较不合适。

当 mode 为 1 的时候,KEY_Scan 函数将支持连续按,如果某个按键一直按下,则会一直返

回这个按键的键值,这样可以方便的实现长按检测。

有了 mode 这个参数,大家就可以根据自己的需要,选择不同的方式。这里要提醒大家,

因为该函数里面有 static 变量,所以该函数不是一个可重入函数,在有 OS 的情况下,这个大家

要留意下。同时还有一点要注意的就是,该函数的按键扫描是有优先级的,最优先的是 KEY0,

第二优先的是 KEY1,最后是 KEY_UP 按键。该函数有返回值,如果有按键按下,则返回非 0

值,如果没有或者按键不正确,则返回 0。

接下来我们看看头文件 key.h 里面的代码:

  1. #ifndef _KEY_H
    ) L6 g- k: i2 t7 c' q5 {; [
  2. #define _KEY_H& d. D/ e/ q) b4 z, I
  3. #include "sys.h"; P# L/ d) Z8 K& a" W8 e
  4. /*下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO*/) ?- O- p( y. D; m5 T4 E
  5. #define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
      w* C, {" E; Z; X3 q
  6. #define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2
    . E: C  H7 `" k8 J2 X) K4 x3 M4 Z
  7. #define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA09 l/ `: \4 M/ C6 {( B
  8. #define KEY0_PRES 1
    2 z0 O# h5 Q3 M# p5 |2 P
  9. #define KEY1_PRES* [3 j  c! x( j% q, E
  10. 2
    7 d$ C6 P8 p. N4 C9 q$ T, ?0 o' y
  11. #define KEY2_PRES( I) u8 Y3 a& v7 T
  12. 3/ ]5 m- k- h2 M2 ]
  13. void KEY_Init(void);* k% B+ F& D# o6 ^! w2 T& s# G
  14. u8 KEY_Scan(u8 mode);& b8 T+ C1 ]' Q4 i( X
  15. #endif
复制代码
$ B# j/ ?: I7 y% s. R% B

这段代码里面最关键就是 4 个宏定义:

#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3

#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2

#define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0

这里使用的是调用 HAL 库函数 HAL_GPIO_ReadPin 来实现读取某个 IO 口的输入电平。函

数 HAL_GPIO_ReadPin 的使用方法在上一章跑马灯实验我们已经讲解,这里我们就不累赘了。

在 key.h 中,我们还定义了 KEY0_PRES / KEY1_PRES//WKUP_PRESS 等 4 个宏定义,分

别对应开发板四个按键(KEY0/KEY1/KEY_UP)按键按下时 KEY_Scan 返回的值。通过宏定义

的方式判断返回值,方便大家记忆和使用。

最后,我们看看 main.c 里面编写的主函数代码如下:

  1. int main(void)0 P- L4 s; ], |9 \
  2. {7 i- l7 F' G5 ?3 J4 n4 n! ]
  3. u8 key;
    5 |. q4 r" m. ]; I: L$ ~3 g' W
  4. u8 led0sta=1,led1sta=1;
    + g& _& p. _& j9 r7 P+ P; u+ q$ w
  5. //LED0,LED1 的当前状态; t$ F7 T5 R1 d# q" _
  6. Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
    * B: I& d& ?  ?6 k0 v$ u
  7. HAL_Init();
    " @% ^& j  N* ?' [. D
  8. //初始化 HAL 库* u) t  s# w% Y
  9. Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz7 w% `% L3 l2 z
  10. delay_init(216); //延时初始化
    8 q: v. S+ C% E" C5 l' j% `- U& @
  11. uart_init(115200);7 ~* w4 \# {2 X6 _. S4 F5 H
  12. //串口初始化
    ! i" u9 R0 d4 J1 T
  13. LED_Init(); //初始化 LED
    3 b- E6 O7 j, f6 l8 p2 ?- t/ Y6 f
  14. KEY_Init(); //按键初始化; L* w  {  Q1 N1 B% Q0 Q7 b* E
  15. while(1)7 x2 ]# c0 ]5 Y) ^1 f8 L
  16. {" \3 V9 \3 |* ~3 n9 l3 L; b# }, f
  17. key=KEY_Scan(0);2 b3 Y0 |3 t* }, t3 @
  18. //得到键值( o0 z# V3 V1 y1 n2 X5 x
  19. if(key)2 l% }  b& O+ O9 [4 o3 C/ W; V
  20. {
    ) D' J% \) U6 p; P6 U( g6 ^
  21. switch(key)
    ! }! [8 }, u! b( k) H
  22. {
    " F; [9 X$ a0 j) A
  23. case WKUP_PRES:" k& Q# J& y& M3 T4 o& v
  24. //控制 LED0,LED1 互斥点亮  R! J% F! I4 s6 e
  25. led1sta=!led1sta;6 p5 A5 o. F2 e$ \8 O: t+ `# `1 ]
  26. led0sta=!led1sta;" n* G7 u( R. _. K# q, H; a/ v
  27. break;3 j  j8 O: _; c4 e8 I$ w7 I# L" ?
  28. case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
    , y8 s4 j  Z( R+ U1 \3 y+ `
  29. led0sta=!led0sta;
      h" W0 m& X7 c# C& v- @5 C
  30. break;- o% D4 I" a: _0 ]7 c% q
  31. case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转3 C3 Y3 X" H* m1 K" b) k
  32. led1sta=!led1sta;
    , H3 {8 O* k4 I; s1 h
  33. break;
    + f6 e+ Y& ?; N9 g( d5 x: F: F
  34. }# B9 \) n& z$ L6 f  `1 E& }# h
  35. LED0(led0sta);4 @2 v1 g" w3 R7 O+ S- r
  36. //控制 LED0 状态
    ; d8 C) v/ b) L9 B: e! B5 c& s
  37. LED1(led1sta);9 \; g" j- V% V* w9 E# Y0 C
  38. //控制 LED1 状态
    & r- g' H3 x5 H4 N7 L# y
  39. }else delay_ms(10);
    % B/ T& s" l" ~5 v
  40. }
    # v% S& F( L, L6 l
  41. }
复制代码

- g. [4 p& ~8 P' i

主函数代码比较简单,先进行一系列的初始化操作,然后在死循环中调用按键扫描函数

KEY_Scan()扫描按键值,最后根据按键值控制 LED 的状态。

! J7 E) p" v+ p- M7 y/ z( F; H2 W

8.4 下载验证

同样,我们还是通过 ST LINK 来下载代码,在下载完之后,我们可以按 KEY0、KEY1 和

KEY_UP 来看看 DS0 和 DS1 的变化,是否和我们预期的结果一致?

至此,我们的本章的学习就结束了。本章,作为 STM32F767 的入门第二个例子,介绍了

STM32F767 的 IO 作为输入的使用方法,同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验

证一下,从而加深印象。


; [8 q5 h$ k8 d# o  a

8.5 STM32CubeMX 配置 IO 口输出

上一章我们讲解了使用 STM32CubeMX 工具配置 GPIO 的一般方法。本章我们主要教大家

配置 IO 口为输入模式,操作方法和配置 IO 口为输出模式基本一致。这里我们就直接列出 IO

口配置截图,具体方法请参考 4.8 小节和上一章跑马灯实验。

根据 8.2 小节讲解,水星开发板上有 3 个按键,分别连接四个 IO 口 PA0,PH2 和 PH3。其

中 WK_UP 按键按下后对应的 PA0 输入为高电平,所以默认情况下,该 IO 口(PA0)要初始化

为下拉输入,其他 IO 口初始化为上拉输入即可。

使用 STM32CubeMX 打开光盘工程模板(双击工程目录的 Template.ioc),目录为“4,程

序源码标准例程-库函数版本实验 0-3 Template 工程模板-使用 STM32CubeMX 配置”。我们首

先在 IO 口引脚图上,依次设置四个 IO 口为输入模式 GPIO_Input。这里我们以 PA0 为例,操作

方法如下图 8.5.1 所示:

% O# a- {$ y; R: `) @* Y
& @; B7 w/ h+ T5 [  v

图 8.5.1 配置 PA0 为输入模式

同样的方法,我们依次配置 PH2 和 PH3 为输入模式。然后我们进入 Configuration->GPIO

配置界面,配置四个 IO 口详细参数。在配置界面点击 PA0 可以发现,当我们在前面设置 IO 口

为输入GPIO_Input之后,其配置参数只剩下模式GPIO Mode和上下拉GPIO Pull-up/Pull-down,

并且模式值中只有输入模式 Input Mode 可选。这里,我们配置 PA0 为下拉输入,其他三个 IO

口配置为上拉输入即可。配置方法如下图 8.5.2 所示:

3 L& F3 K6 b2 ~8 c* d& G+ c% V

0 u# F* \' p% Q$ j3 G7 `6 C

图 8.5.2 配置 IO 口详细参数

配置完成 IO 口参数之后,接下来我们同样生成工程。打开生成的工程会发现,main.c 文件

中添加了函数 MX_GPIO_Init 函数,内容如下:

  1. static void MX_GPIO_Init(void)
    . w9 B& ]8 a! I- z! `- j6 c
  2. {
    6 p+ E; y8 I* ^7 Z: n
  3. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;* R+ v2 m. k( g
  4. /* GPIO Ports Clock Enable */
    6 p5 J. m0 k% @  u
  5. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();" C1 ]& C' z! I# Y, Z
  6. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    * L( s& _& e! ]% L7 @
  7. /*Configure GPIO pin : PA0 */
    & T0 Y1 ]  q6 A: T& u
  8. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
    & i; C8 h- e, o* {9 ~) M
  9. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    . ^) E0 E! `: b7 r$ ~5 K" C1 T
  10. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;" ~" {: t8 j' z) O5 S. S5 D  Z
  11. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);3 y) m. j; P1 U
  12. /*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */  n2 ^1 m  T% \  X, a4 N. H' x
  13. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    1 z& T! J5 x# O$ I' W
  14. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    . N. D+ e( b3 t6 }  }- s
  15. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    ; g: ?1 f8 S+ ~: A- g1 F7 r
  16. HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
    2 O; q! B  [9 [5 ]- q; a3 I& I
  17. }
复制代码

; W. P' l0 T# l# k% A' s
, J! d! l/ n) G# a* [

该函数实现的功能和按键输入实验中 KEY_Init 函数实现的功能一模一样。有兴趣的同学可

以直接复制该函数内容替换按键输入实验中的 KEY_Init 函数内容,替换后会发现实现现象完全

一致。

使用 STM32CubeMX 配置 IO 口为输入模式方法就给大家介绍到这里。


% ?8 [# I: q- o, Q
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