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: 6 \3 P" `! V& Z$ h5 d. L- i: n+ \
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:
) i9 D7 O8 e0 k) }/ e4 B* E N* y& Y9 r! N) c# B0 i
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: - #include "key.h"5 w5 M7 z0 D @0 d* O
- #include "delay.h"2 R: U- n2 L: P9 k/ q6 ]
- //按键初始化函数! j2 v+ D4 K6 b, P
- void KEY_Init(void)
& J/ J2 m j$ j( H9 D3 Y- d* I - {) Y0 q) J; ^$ ^( C% M
- GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; z: H2 l/ t8 p, v% Q# K
- __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
. L E4 Q0 u5 v, E! ` - //开启 GPIOA 时钟7 D6 Z6 s% B) [) o. ]
- __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
+ w ^3 Q3 |( b+ V - //开启 GPIOC 时钟
% M7 T9 {: J- N - __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
0 i T7 P- V( a* ~ - //开启 GPIOH 时钟
8 X# T! y" Q6 _! J1 G - GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;
3 D- {9 O0 @+ J2 ~ - //PA0
$ n |# A) @# O7 Q( ? - GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
6 d& f$ ]( x K - GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉
5 T- C+ ?6 e# ^9 C6 a - GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
' b: ]# f$ o# j0 ?7 A - HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);0 |6 x/ J- C& g* Y
- GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,32 z% |, s; l& G3 @1 f0 E. u
- GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入 i6 i! \& E" O6 y% f/ b
- GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
, h9 }5 @( N5 B4 M1 | f - GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速; e3 ]8 v4 b `9 K- R4 x
- HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
" ^) _, t* y! S9 W! r: z; B - }
, f5 `; D, C8 N4 Z5 Q - //按键处理函数3 f( e* H% F- W# x4 f: c" t
- //返回按键值1 m/ }7 b+ e% Y5 q" x
- //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
H+ J- p3 |, r4 J0 g - //0,没有任何按键按下 1,WKUP 按下 WK_UP8 H5 M- H z, z
- //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>WK_UP!!
& p( c: U a. U - u8 KEY_Scan(u8 mode)
0 h2 E( y, [. E6 H) E: W% F - {8 Y! x; N" d) z, c* C( d; C$ y1 K
- static u8 key_up=1;/ Y& f! T+ ]% f+ {2 H, X
- //按键松开标志
# i, x0 ?1 {" \1 F; [* ?) x0 W - if(mode==1)key_up=1; //支持连按, p1 W; [4 _$ u
- if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))3 {7 ^5 S% Q0 Q
- {
5 l) s( k7 c* d' b# E - delay_ms(10);/ P6 I1 E7 L+ g- }/ m
- key_up=0;
1 q9 d" H& l2 B - if(KEY0==0) return KEY0_PRES;
" M' S! w- ]& p- U& U% V - else if(KEY1==0) return KEY1_PRES;
2 g! P1 N' H; u& _' @; K3 K4 H - else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES;# @! {* M5 e* G: q
- }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;
0 t, N( u" |! j3 ^. `3 G' d - return 0; //无按键按下
! U/ m$ _( s* u! P - }
复制代码
3 P$ i& r9 T9 R0 X3 J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: - #ifndef _KEY_H: v! s5 K8 l# i- O" G i
- #define _KEY_H
0 ^0 ~/ F' D1 E" j, v3 |; i" _ - #include "sys.h"
6 Y7 k4 G' i, ]1 [ - /*下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO*/
]+ z+ S: b) H - #define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
' F: a) w; f1 w k! T - #define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2# h; @0 w% \* h# X0 a0 z) F# v
- #define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0' r0 k# Y: m7 G3 z6 W" m
- #define KEY0_PRES 1
" o. q) o/ S9 I; L1 R2 E3 o+ P - #define KEY1_PRES
! H; N9 M9 I4 I O8 x' C: f' c6 q } - 2
$ s$ R3 I0 D0 S- K' h# p - #define KEY2_PRES
/ Y! G) J: F) T, h, B2 y - 3
7 s% d" n9 T% ]2 x+ {# o+ u: J$ L* Z - void KEY_Init(void);# \6 n h( Q9 z2 l+ u+ w0 C
- u8 KEY_Scan(u8 mode);9 P. X0 A( T/ y# O d8 O7 O' k
- #endif
复制代码 3 x- Q/ d3 a, o/ t& d! Z: w( `
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: - int main(void)
0 [$ j. Y, A, A; [7 G, d - {" |6 u' {! j9 y3 x, G
- u8 key;
# u$ Z, E" I, U' ? - u8 led0sta=1,led1sta=1;
6 i, O, Q, ^, V1 |' ]( K2 k" x - //LED0,LED1 的当前状态
/ a7 I. ~3 [2 D+ V" [/ x. U: a. ] - Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
$ G$ K7 [9 N0 d1 B! b! k - HAL_Init();
6 a9 d" S0 t( \# ~. `) n8 W/ L - //初始化 HAL 库
$ Q' u& }( n2 v* v - Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz7 x: p( d4 @) L. \) P/ ~+ m
- delay_init(216); //延时初始化; Y! @5 [- M0 l4 w, |4 a
- uart_init(115200);$ G) S, j+ x7 z4 u
- //串口初始化) e' u# S2 q }+ J6 a
- LED_Init(); //初始化 LED4 w% j. {0 t/ u( k5 y1 V3 a6 n
- KEY_Init(); //按键初始化
8 l' a& `( b2 C+ o9 O% R - while(1)2 H O# S( K% y
- {
0 N- w' R. o; S3 K5 X1 E" K - key=KEY_Scan(0);) |" E A8 G: s
- //得到键值
& _+ ]) @6 b/ r3 G, ^' M - if(key), O7 B$ H: k& }) w/ n( x$ g
- {
5 w, W" e) ?6 W) ^7 G8 \! | - switch(key)
& x* v$ |) W; R. P% F - {( C) q0 k0 ^# k
- case WKUP_PRES:
* a4 O# D* M2 h. F$ l r - //控制 LED0,LED1 互斥点亮
) x4 H6 G8 J! p8 c5 z v - led1sta=!led1sta;# e: i' Q# \, l' w: v' g' j
- led0sta=!led1sta;* ] m* [; d! m. x# R. e; ^5 X
- break;! N" `1 @, R/ ^
- case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
1 t F" a; w ]4 v8 m4 X - led0sta=!led0sta;$ j5 t; F9 ]- x; a
- break;
) \3 ~+ ^# Q* E* u& z {* j- _% @ - case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转3 B! J) _& j+ W* Z: R# g* P+ F/ o& R
- led1sta=!led1sta;
) X* | O: D$ n' a) C - break;$ S7 r7 N/ X+ S3 }. ]; \3 N' ]
- }
V7 n) B6 P0 o - LED0(led0sta);
% q. k9 H( t! x/ P - //控制 LED0 状态# U0 S8 M6 y+ u" r' u- L4 l1 k+ Z6 o" {
- LED1(led1sta);5 Z5 `6 y7 K( }3 n$ A
- //控制 LED1 状态6 U1 D7 F( _' @* |" ]; X
- }else delay_ms(10);
- b- m6 O! |5 F S+ Q- t# g5 w% d/ ~1 Y - }3 v6 a" u2 [) H- C: z
- }
复制代码 5 U; l) f( y6 M' |% u) v- H1 \4 y9 X
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。 ( {1 J8 X: a& M8 a3 g9 L
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。 6 B4 r" |! j# u5 M/ |" q7 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: 5 K! g: |: |* q2 B$ x5 Q
! ^ |1 _: m' M6 N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:
5 p0 }( V; n" p- x
! T+ M! h; k) {! B+ g5 ~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: - static void MX_GPIO_Init(void)3 F* c$ f. x9 d7 h7 f
- {7 ]% ^+ V* k3 ]8 S" s
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;; s4 o3 Q- f+ c
- /* GPIO Ports Clock Enable */4 u9 E; t$ f0 p+ q2 Y. z
- __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
/ U" d# v0 [$ M. | - __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
- A* A2 Q& |' m4 t - /*Configure GPIO pin : PA0 */
, v' C& ?, X" D8 ?0 W4 X+ L - GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
- B! q8 ~+ V3 n( F4 T. \$ O! i - GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
5 G7 H2 }7 { I6 O - GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
6 T9 V, k8 M% N6 a$ d \) T f7 _8 N - HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);$ N8 r7 L; L3 p: ^3 z9 X8 j
- /*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
* e0 ]% y; E; f - GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;3 T! k$ P: ^& p5 ]
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
9 `9 C2 k" Y+ M# X1 y - GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
n6 T4 o0 l! ? A$ _ - HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
5 c8 o4 f; R) G& T( A$ i& j - }
复制代码 6 x$ Q" Q1 ]- A* V ~8 \3 M+ A
- E; `% w8 `- l3 r) i8 ]! H
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。 9 Q5 `5 I$ _8 l9 i! I$ r
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