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：

- [, {9 |. o9 x0 c$ F& T7 h4 |, e

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：

- L& p& {/ P* Z* L* ]; |' i9 m

/ t  Q- C2 _* }4 @* D5 r8 l5 g! T5 k

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"
   
2. #include "delay.h"
   9 d8 h5 l+ x6 `- f2 V4 c' \6 H3 |
3. //按键初始化函数
   
4. void KEY_Init(void)
   
5. {
   " k: E' p, B  v8 p2 r0 p
6. GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
   * B; E+ M/ X% I! }6 O& t
7. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
8. //开启 GPIOA 时钟
   1 E/ [% j2 G5 c/ Z3 c* G8 c
9. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
   
10. //开启 GPIOC 时钟
    ! N- _  _4 P  y1 m4 v
11. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
    
12. //开启 GPIOH 时钟
    
13. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;
    
14. //PA0
    ( i' [4 _4 L$ z9 T4 V! W% H
15. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    7 P* p* c* _, X
16. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉
    
17. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    1 l3 s: z/ E7 O  t% p
18. HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
    : \" F& ]' F' r  F2 W1 S: Y  d$ G
19. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,3
    ( F3 d; ^5 Q9 x; K
20. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    
21. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
    - A  H- S' e: e
22. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    
23. HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
    # h" X  x$ t3 L. J7 W( T
24. }
    
25. //按键处理函数
    ; J5 O% `1 v5 w9 |$ j* a
26. //返回按键值
    
27. //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
    
28. //0，没有任何按键按下 1，WKUP 按下 WK_UP
    
29. //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>WK_UP!!
    8 S: w& Z# B6 m# L
30. u8 KEY_Scan(u8 mode)
    # N7 a0 C) N, H# o9 G9 y7 s$ S) s
31. {
    0 A3 }6 H1 e. N* ?
32. static u8 key_up=1;
    7 j& K6 s7 Y: T, C& [, V2 b: b( e
33. //按键松开标志
    8 [8 e: K2 \. ~  X
34. if(mode==1)key_up=1; //支持连按
    " z" C- X: Y0 Q; m& z
35. if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))
    
36. {
    
37. delay_ms(10);
    / w' }2 Z0 S& h/ Y* w1 D
38. key_up=0;
    & D* q' [, s, l( t4 R7 M! Y* A
39. if(KEY0==0) return KEY0_PRES;
    
40. else if(KEY1==0) return KEY1_PRES;
    
41. else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES;
    
42. }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;
    
43. return 0; //无按键按下
    ( d( W) D1 h7 C
44. }

复制代码

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
   
2. #define _KEY_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. /*下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO*/
   
5. #define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
   
6. #define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2
   
7. #define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0
   
8. #define KEY0_PRES 1
   
9. #define KEY1_PRES
   9 s  m6 k: K4 G, w
10. 2
    
11. #define KEY2_PRES
    4 ]; w4 V6 g9 E8 z+ U6 {
12. 3
    4 l+ ~2 M1 @6 d6 I
13. void KEY_Init(void);
    
14. u8 KEY_Scan(u8 mode);
    
15. #endif

复制代码

1 x& d# p! t0 _5 S3 J  |& ~

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)
   
2. {
   
3. u8 key;
   , Z3 ~8 x7 T! K4 v  i" T4 h$ A
4. u8 led0sta=1,led1sta=1;
   ; m) }4 g7 F+ ^0 O& G
5. //LED0,LED1 的当前状态
   
6. Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
   
7. HAL_Init();
   
8. //初始化 HAL 库
   , _$ Q; b- L/ S$ L
9. Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
   
10. delay_init(216); //延时初始化
    
11. uart_init(115200);
    & {" F/ w; \7 u6 B! e( t0 l" ^
12. //串口初始化
    9 V* r: v+ J& t
13. LED_Init(); //初始化 LED
    
14. KEY_Init(); //按键初始化
    ; k# l, c: d) U
15. while(1)
    8 l* N2 w7 p$ ^# Z0 a! f9 B2 ]: l0 z
16. {
    1 r4 M6 S! W" ?4 q4 u
17. key=KEY_Scan(0);
    7 U  J, j4 ?$ @: x+ g2 {
18. //得到键值
    
19. if(key)
    2 x" o& d5 M2 W# [8 H' q
20. {
    / f" c+ k( S/ U: N7 H0 k0 t) `
21. switch(key)
    
22. {
    
23. case WKUP_PRES:
    
24. //控制 LED0,LED1 互斥点亮
    6 D% I6 }- H9 c9 v( J2 b
25. led1sta=!led1sta;
    5 \3 K  N/ [9 `4 v0 E9 e
26. led0sta=!led1sta;
    
27. break;
    
28. case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
    
29. led0sta=!led0sta;
    - U# a2 \7 T, G' o6 Z# @
30. break;
    
31. case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转
    5 R% k: `; k: G& C
32. led1sta=!led1sta;
    # I9 |5 x/ R2 d1 u* `4 i
33. break;
    3 N- u+ m# Q8 m/ ]4 b) k8 X
34. }
    
35. LED0(led0sta);
    
36. //控制 LED0 状态
    
37. LED1(led1sta);
    
38. //控制 LED1 状态
    * B) I& ~7 E: J; q' h3 y: h
39. }else delay_ms(10);
    ( w" B" v0 Y2 `' R5 `$ B
40. }
    . v0 [# O5 M3 k# W/ ?' G9 A  i
41. }

复制代码

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。

( A" c& q7 C! V

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。

/ S0 p, S; z* q* v0 e1 p" |

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：

3 J1 b4 L/ C+ [! u+ V

. v7 T$ [* E( R. e) D+ Y) {& A

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：

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)
   , k1 c9 m7 ?0 e  l5 o# i
2. {
   : F# A. Z8 r- ^) W
3. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
     z5 r" g* [! o" ?5 f; f6 l
4. /* GPIO Ports Clock Enable */
   
5. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
   
6. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   6 ~+ Y3 A7 Y; L; Z) g8 }$ x2 S  @5 y
7. /*Configure GPIO pin : PA0 */
   ) h* O, c$ }8 c: k8 `2 H
8. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
   
9. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   
10. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    
11. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
12. /*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
    
13. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    % P1 T2 b/ G  X* \) O
14. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
15. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
16. HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
    1 a; n% y  a9 M3 c% C# {% R
17. }

复制代码

! q7 o7 C) b4 @7 a. y, ~! R3 F
' P4 {1 M/ z$ z; C. n1 ^- `/ d

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。