(五)STM32 按键输入实验及 GPIO做普通 IO 的注意事项

目录

1. 按键硬件连接

2. 按键软件设计

3. 按键消抖

4. 使用 IO 口时的 注意事项(踩坑)


        上一节我们介绍了 STM32F1 的 IO 口作为输出的使用,这一章,我们将介绍如何使用 STM32F1 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 的亮灭和蜂鸣器的开关。通过本章的学习,你将了解到 STM32F1 的 IO 口作为输入口的使用方法。

1. 按键硬件连接

        我们将通过 正点原子 精英开发板 STM32F103 上载有的 3 个按钮(KEY_UP、KEY0 和KEY1),来控制板上的 红色个 LED 的亮灭翻转,三个按键任何一个按键,按一次,他们的状态就翻转一次。

        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,KEY0 和 KEY1对应的 IO 口应该设置为 上拉输入(当按键按下时候,检测 IO 口是不是低电平,是低电平则有效),KEY_UP 对应的 IO 口应该设置为 下拉输入(当按键按下时候,检测 IO 口是不是高电平,是高电平则有效),都需要在 STM32F1 内部设置上下拉。 

2. 按键软件设计

key.h 

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H	 
#include "sys.h"

//位带操作读取IO口状态
#define KEY0  PEin(4)     //PE4
#define KEY1  PEin(3)	  //PE3 
#define WK_UP PAin(0)	  //PA0  WK_UP

//库函数读取IO口状态
//#define KEY0    GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)//读取按键0
//#define KEY1    GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)//读取按键1
//#define WK_UP   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)//读取按键3(WK_UP) 

#define KEY0_PRES 	1	//KEY0按下
#define KEY1_PRES	2	//KEY1按下
#define WKUP_PRES   3	//KEY_UP按下(即WK_UP/KEY_UP)

void key_init(void);//IO初始化
u8 key_scan(u8);  	//按键扫描函数					    
#endif

        由以上代码可知,读取 IO 口状态,可以采用 位带操作 也可以采用 库函数读取。

key.c

#include "stm32f10x.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"

//按键初始化函数
void key_init(void) //IO初始化
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    //使能PORTA,PORTE时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_3 ; //KEY0-KEY1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //设置成上拉输入
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE4,3

    //初始化 WK_UP-->GPIOA.0      下拉输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0设置成输入,默认下拉
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.0
}

//按键处理函数
//返回按键值
//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按; 通过改变静态变量的值来调节是否支持连续按
//0,没有任何按键按下
//1,KEY0按下
//2,KEY1按下
//3,KEY3按下 WK_UP
//注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY_UP!!
u8 key_scan(u8 mode)
{
    static u8 key_up = 1; //按键按松开标志
    if (mode)key_up = 1; //支持连按
    if (key_up && (KEY0 == 0 || KEY1 == 0 || WK_UP == 1))
    {
        delay_ms(40);//去抖动
        key_up = 0;
        if (KEY0 == 0)return KEY0_PRES;
        else if (KEY1 == 0)return KEY1_PRES;
        else if (WK_UP == 1)return WKUP_PRES;
    }
    else if (KEY0 == 1 && KEY1 == 1 && WK_UP == 0)key_up = 1;
    return 0;// 无按键按下
}

        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。首先使能 GPIOA 和 GPIOE 时钟,然后实现 PA0、PE3 和 PE4 的输入设置,这里和上一节的输出配置差不多,只是这里用来设置成的是输入而上一节是输出。
        KEY_Scan()函数,则是用来扫描这 3 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。

        这里有个 C语言小知识点:静态局部变量,只会被初始化一次,后续调用该函数,其值都是保留上次运行状态的值。
        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WK_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。

3. 按键消抖

        这里还有一个消抖操作,通过延时进行按键消抖,其实还有其他方式进行消抖,定时器消抖和硬件消抖,这里是延时消抖,定时器消抖,可以以后来讲解,下面看下硬件上的按键消抖:

        利用电容充放电的延时,消除了波纹,从而简化软件的处理,软件只需要直接检测引脚的电平即可。

        从按键的原理图可知,这些按键在没有被按下的时候,GPIO 引脚的输入状态为低电平 (按键所在的电路不通,引脚接地);当按键按下时,GPIO 引脚的输入状态为高电平 (按键所在的电路导通,引脚接到电源)。只要我们检测引脚的输入电平,即可判断按键是否被按下。 这是在硬件上对按键的抖动做了处理。

4. 使用 IO 口时的 注意事项(踩坑)

        注意:PB3/PB4/PA13/PA14/PA15 这五个引脚不是普通的IO口,这是用作 JTAG/SWD 仿真器的调试接口,用作普通的IO口时,需要重定义功能后才能作为普通的IO口使用。情非得已,尽量不要使用这个 IO 口做为 普通的 IO 口来使用。这几个 IO 口默认是我插上仿真器来用的,一般不动他们。 

如果非要用做 普通的 IO 的话:

// PB3/PB4/PA13/PA14/PA15这五个引脚用作普通IO口的初始化:
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
	  
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);// 使能复用时钟和引脚GPIO时钟  
	DBGMCU->CR = DBGMCU->CR & ~((uint32_t)1<<5); // 不分配跟踪引脚,释放PB3      
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);  // 切换到SWJ调试,释放PA15,PB4, PB3
		  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4);  
		  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_3);  
	  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_15);  
}

        当把 PB3 PB4 PA15 初始化好之后,如果再次调用GPIOA GPIOB接口的时钟代码的话,会使得PB3 PA15引脚变回JTAG的引脚

        即初始化完之后不能再执行如下代码,否则PB3 PA15引脚会变回 JTAG 的引脚,而无法作为普通IO使用:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  

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