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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:

( }1 ?" j  I" o$ ?2 S  P; b1 O1 @

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:

0 A$ ~" T( q! f+ {% a7 T" a

/ F& S' m3 S6 V) Q8 ~& g

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"
    " R" R; f1 T9 |- w/ W
  2. #include "delay.h"
    + B9 r5 c& m& b% G% }
  3. //按键初始化函数: U3 o. V$ G! v& m+ q
  4. void KEY_Init(void)
    & S. c& }9 @5 M# K
  5. {
    ; b0 r, l- Z# n6 [
  6. GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;' H+ b" ?9 N. y: o) A5 E6 p! A
  7. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();7 {3 o; M4 f( D2 ]
  8. //开启 GPIOA 时钟0 [% f  Z7 S+ O% }7 w
  9. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    7 g/ s6 H( _* e% y( J' i/ k
  10. //开启 GPIOC 时钟* c" S1 g7 ?6 `. L
  11. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();7 @; h' m2 ]8 ~: _& T* {& H
  12. //开启 GPIOH 时钟
    ; V8 n0 _0 M8 H  g3 w
  13. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;! S2 e' _, P2 m) i0 g9 z, ?
  14. //PA01 b9 k" B" x* j) G
  15. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    ' H& G7 H/ `0 e- L' O
  16. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉6 ]: N1 v0 R8 A7 c; p. e/ G
  17. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    ' X+ b5 J- ^1 @# L3 m
  18. HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);5 @, Y. v, c, q8 e; C" V
  19. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,38 U1 U; I5 Y) F; |+ J
  20. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入& ]3 W  B5 q( W
  21. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
    7 h- }, m9 A2 E% G. h
  22. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    - A' y' p: H8 G/ x! A
  23. HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);1 J' w0 I( ]1 ?1 y! L/ c
  24. }
    . S" V3 ?( W" B3 w0 c
  25. //按键处理函数$ S, Y' |4 |/ J) i0 b3 j
  26. //返回按键值
    ( @3 ]9 T5 h3 X6 S5 b" F/ K
  27. //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
    6 Z; m# J$ g5 D8 a) _  p
  28. //0,没有任何按键按下 1,WKUP 按下 WK_UP
    " n& `4 R: }  W( X! E! @
  29. //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>WK_UP!!. Q! U- k0 t  A  k, g- l1 W
  30. u8 KEY_Scan(u8 mode)8 `8 ^( d. m* r$ ^0 k
  31. {
    , u5 [+ a9 K5 P; ^* b9 h
  32. static u8 key_up=1;& t+ Q5 M+ p5 ~% Q, _. U' ]
  33. //按键松开标志$ j# v) W2 n4 B+ R& l* M
  34. if(mode==1)key_up=1; //支持连按
      `5 }& c! a! d& v: `3 K
  35. if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1)): P$ Y) K; f( z
  36. {, D. O' t6 X7 X+ u7 r. q% m
  37. delay_ms(10);0 U2 P4 e6 U; W* k
  38. key_up=0;
    0 X7 x7 R+ d: j$ X. O8 I; A
  39. if(KEY0==0) return KEY0_PRES;
    % `6 Z" [- M' V% E9 m
  40. else if(KEY1==0) return KEY1_PRES;, m& A6 t9 W2 N" e9 W2 m) G& i
  41. else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES;
    # L5 k* ]# `' }. x: `
  42. }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;
    % d8 b; O* h( K! @" W* n8 q0 c
  43. return 0; //无按键按下9 ?. ?9 Y$ Z  z1 E$ e
  44. }
复制代码

4 N6 ]* ?1 R8 r9 \

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
    ( v- v9 _6 Q& z
  2. #define _KEY_H
    2 x6 u' l! r2 p. g- m: U) g9 q7 T
  3. #include "sys.h"- u+ y+ d; F, p- G' E. B9 J
  4. /*下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO*/! o5 E; p, m6 t& ^' q2 E4 D, D
  5. #define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
    8 {3 O+ }% j& g
  6. #define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH29 [7 [& g$ u% K* F! h
  7. #define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0  T. g* j* p$ v7 E& v8 [
  8. #define KEY0_PRES 1) Q2 P- @# Y$ m# a
  9. #define KEY1_PRES
    " ?, S' g1 h+ ^4 I7 ?; r
  10. 2, V9 I2 y7 V& O" n% g" h! M- ^
  11. #define KEY2_PRES7 \0 j8 ?# V) [' i6 M/ w% V
  12. 3
      N6 S+ C0 N$ K, U0 V* G5 e0 {
  13. void KEY_Init(void);( z. L+ o/ ?9 k5 ^( }8 S1 {
  14. u8 KEY_Scan(u8 mode);* T, t' t* D3 w- z  m* m
  15. #endif
复制代码

+ C# U2 w$ @& F

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). r- A, Z( \3 y& s" F' a  ^4 I/ B/ s3 H
  2. {  N! w% {. C  p- g- Q$ F7 E
  3. u8 key;
    + \  a) q, s, G
  4. u8 led0sta=1,led1sta=1;
    . S; V! T4 e/ D. l* f$ A2 H
  5. //LED0,LED1 的当前状态
    * O" F# z0 r6 {9 U) S$ N
  6. Cache_Enable(); //打开 L1-Cache% C/ ~0 ~  ~3 q" x4 X" _+ e0 K; F, n
  7. HAL_Init();
    / O- A9 L& U* a  L) p! v$ f3 n
  8. //初始化 HAL 库
    2 N+ _; {# b+ j9 r4 D, ?, p/ h, R& [7 E+ z
  9. Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
    5 x  X! r4 R- s0 c) s$ ?* e) r
  10. delay_init(216); //延时初始化. f& e3 h2 Q+ |7 O/ \. ?8 P* r
  11. uart_init(115200);
    2 t/ L, ^- D2 E1 v  l( J
  12. //串口初始化& a4 n0 `! I" r: t
  13. LED_Init(); //初始化 LED, ~) _2 j" e/ x' _
  14. KEY_Init(); //按键初始化) }, U1 Q2 n$ g% h7 Y. P
  15. while(1)
    $ k: B$ Q, s; m* t$ M
  16. {
    / u8 @( p" r8 {
  17. key=KEY_Scan(0);3 z2 i9 W: p7 A8 I. g0 B( T
  18. //得到键值" O# G' E" A- q/ g2 X: N" Y0 X" H
  19. if(key)) i3 p1 s0 e$ l, @
  20. {
    - \: @! Y( ?1 m# X# V3 \
  21. switch(key)
    $ i) u1 l* m6 j& M% J- c" h+ K
  22. {
    & W9 m  k+ u8 }+ E) C2 J# O/ A
  23. case WKUP_PRES:1 S4 x8 \) e' q
  24. //控制 LED0,LED1 互斥点亮
    9 r1 x! \: b9 |9 O) a+ N
  25. led1sta=!led1sta;
    1 S& a2 d$ e# ]7 @: Z* W* U
  26. led0sta=!led1sta;5 U2 X9 b, N( P. X3 O+ y
  27. break;' x3 \# Q" {: T$ i: i
  28. case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
    3 }6 K- K3 i) Y3 w
  29. led0sta=!led0sta;
    : O7 H+ `: k3 X+ E* I5 B1 V" v) y$ B
  30. break;
    5 N. Z. d& l5 U/ o" |, K9 D
  31. case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转" \! Y3 ~- |4 a+ A" W  m
  32. led1sta=!led1sta;8 R* m( K9 B9 h7 Y5 r" R
  33. break;# Q5 f) a' x( m5 `7 O8 B
  34. }+ ^1 ]( F% J  H0 B: E8 q; T5 X. @
  35. LED0(led0sta);
    # t( A! x" D3 m5 b7 ~! c
  36. //控制 LED0 状态
    " z0 S9 A2 C3 J
  37. LED1(led1sta);
    1 `0 `. A1 R# b! K
  38. //控制 LED1 状态
    + J$ k5 k/ k6 v6 c  d. u$ O6 B' ]
  39. }else delay_ms(10);: o7 B* f- g8 D
  40. }- J8 y$ t: Z  v( i; \) S9 T# a; I; [
  41. }
复制代码

1 r& q8 p) c. m" U6 j0 ?* `7 {

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。

* c+ u& [" I7 c9 `! u* F! L  s

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。

- ]9 e' Q1 I5 J; R; g

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:


$ K; h0 ^) |. @% j! I
& u# a9 o( ~! \6 z( w

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:


  Q$ a' P4 B* e1 D9 P5 Y
- y8 p* n' B6 l4 H

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)8 i" L( j3 O( U' `1 T
  2. {
    1 B& q+ S" u* O# r6 P, Z
  3. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;2 k: t. A" N( ~: m; E
  4. /* GPIO Ports Clock Enable */
    1 i! ~+ N: [/ F( N2 |
  5. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
    * d  g7 H0 D7 E
  6. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();6 g3 l0 E- I. Z  ?
  7. /*Configure GPIO pin : PA0 */; N% f7 O1 c9 Q6 _- i2 S: ^
  8. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;. V' `$ c7 Z* a: v2 y. f5 u2 X* {0 A
  9. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    1 w* q' d0 M! h, c5 z
  10. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    $ |7 n* s) M5 v3 @$ \6 v
  11. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);. {$ m9 F+ b% M2 F6 c0 {1 i( v9 ~3 j' l; m
  12. /*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
    4 p. c8 r# O% A3 J3 ?. @' i
  13. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;+ l0 ^. [0 X0 Y. F% @* a
  14. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    ! l( d8 ]6 |7 F. }! {  D3 b8 o! A$ T
  15. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;4 N6 o! S; U/ d* j& P5 N
  16. HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);. ?3 m. K0 Y5 z0 s, T
  17. }
复制代码

; Z) u3 d! Y2 n: M4 V
' U3 H- M1 `& f7 B

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。

5 D; z( f% a3 c0 f$ Q8 {
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