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：

8.1 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：

$ E6 B" J5 |" B$ f7 }+ R) E

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"
   
3. //按键初始化函数
   ; s/ u' d7 `0 C3 p4 @
4. void KEY_Init(void)
   * h: ^* |9 c% y8 q+ K. P, O6 i8 z
5. {
   ) D$ l6 _8 m4 P3 V
6. GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
   
7. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
8. //开启 GPIOA 时钟
   6 v' ^4 b# m0 p" ]- Y! S" P& U; Z  P
9. __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
   ' g+ J, q5 Y3 B* p* x  U
10. //开启 GPIOC 时钟
    
11. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
    
12. //开启 GPIOH 时钟
    ' `. g* P0 p( N* D4 H! N* d6 a
13. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;
    ) E4 Q. h: q* T! a
14. //PA0
    
15. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    
16. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉
    
17. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    ; {$ p$ i3 a) D* ?# M' v5 h3 }
18. HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
    6 i( `( [5 H: L; d
19. GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PH2,3
    1 }" s  S: Z4 S8 z! v: `
20. GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入
    
21. GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
    ; Y9 P6 ^+ b- P  h
22. GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
    
23. HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
    ( J; x3 J9 S3 s& }1 y3 L
24. }
    ! o- [* L+ x9 n
25. //按键处理函数
    5 W4 S$ F( E( y6 |+ L2 L% Q# P
26. //返回按键值
    
27. //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
    $ U$ A) T1 ~( Q9 b! v
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!!
    
30. u8 KEY_Scan(u8 mode)
    
31. {
    8 D( q. X. Z. M# _$ B
32. static u8 key_up=1;
    . @+ L  t1 m4 T! g  P+ U
33. //按键松开标志
    6 @- f/ N- P1 P( U! I3 ^
34. if(mode==1)key_up=1; //支持连按
    ) M9 v4 w- M" U- N/ j# S
35. if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))
    5 L) Q! l; R4 E! g) B
36. {
    $ i* C- q# ]- Z1 i
37. delay_ms(10);
    
38. key_up=0;
    
39. if(KEY0==0) return KEY0_PRES;
    
40. else if(KEY1==0) return KEY1_PRES;
    * B, f+ A( ?4 V- W" `% Y
41. else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES;
    , I! x- h3 `8 @
42. }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;
    
43. return 0; //无按键按下
    ; W' v( O0 E( R
44. }

复制代码

. `3 |8 X( o+ v" x; y1 g! t3 {( {

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"
   * l* P  ?% K; P( N; z6 X
4. /*下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO*/
   ; i6 D) M! |6 k& p( p0 C
5. #define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
   & w9 B: b: a+ w/ W/ i. b
6. #define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2
   . u& I" h# @/ {; J: K
7. #define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0
   % p1 H' ~3 k$ B7 q! N. U
8. #define KEY0_PRES 1
   ) X% V2 L: l0 y
9. #define KEY1_PRES
   
10. 2
    
11. #define KEY2_PRES
    
12. 3
    
13. void KEY_Init(void);
    
14. u8 KEY_Scan(u8 mode);
    + v' f8 g1 d8 m' {
15. #endif

复制代码

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 h: K. u3 i: _  r1 A, O: z' _8 ]
2. {
   , w; P. N& h1 L. ^+ O% p
3. u8 key;
   
4. u8 led0sta=1,led1sta=1;
   ) H6 g/ @/ g5 w8 X. w( u
5. //LED0,LED1 的当前状态
   1 ?  _2 I/ F' h7 @, E
6. Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
   ( `, o) Y. t& p, [! o; I
7. HAL_Init();
   
8. //初始化 HAL 库
   
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);
    
12. //串口初始化
    
13. LED_Init(); //初始化 LED
    
14. KEY_Init(); //按键初始化
    
15. while(1)
    $ ?6 h% I% r$ U" |8 k, K
16. {
    : @* C( R  J; p* I4 t" z
17. key=KEY_Scan(0);
    
18. //得到键值
    
19. if(key)
    5 R+ }' c! g6 L4 R
20. {
    
21. switch(key)
    
22. {
    + k9 `/ C, G. q8 T4 Q
23. case WKUP_PRES:
    8 a* j  A3 W8 x6 t1 e
24. //控制 LED0,LED1 互斥点亮
    
25. led1sta=!led1sta;
    ) _" i7 h& T+ I' c0 a
26. led0sta=!led1sta;
    
27. break;
    
28. case KEY0_PRES: //控制 LED0 翻转
    , W- b3 I7 T' @5 M5 K3 I9 I/ a2 W
29. led0sta=!led0sta;
    
30. break;
    8 {# F, Q0 ?5 Y3 E7 ]
31. case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转
    
32. led1sta=!led1sta;
    
33. break;
    
34. }
    1 U. p+ o# f; a0 W5 T" P( F
35. LED0(led0sta);
    
36. //控制 LED0 状态
    
37. LED1(led1sta);
    9 z1 F2 \9 l, q, V) z" w
38. //控制 LED1 状态
    
39. }else delay_ms(10);
    
40. }
    
41. }

复制代码

& ]. s& Y; a: I* I; H7 t

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。

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。

( m$ x, ?6 N' |. e. q. n$ ~

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：

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：

! K; T. f! j  y3 K7 X- ]* V3 }

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)
   
2. {
   # B* F' O; k* O5 Q5 Q0 D+ [9 _; m/ ^
3. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   " y- R4 `* P  w2 g+ V( j( B
4. /* GPIO Ports Clock Enable */
   0 n* y  T  Z2 n
5. __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
   . k  z' r0 l$ C
6. __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
   
7. /*Configure GPIO pin : PA0 */
   1 T( ^0 [, v5 R/ G6 B/ l, p
8. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
     y# L. e" s: g% F
9. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   
10. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
    - r' v& L( B  y2 r; Q' u
11. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
12. /*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
    ) c1 F+ j2 c# i( e
13. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    
14. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    ( c7 p: C: x# X, d; P3 v7 C# ]
15. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
16. HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
    
17. }

复制代码

7 ]* M& c, s1 R5 Q7 m4 @5 a" m
% E* q0 q' M9 {! x4 x  \

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。