2.STM32CubeMX学习笔记二：STM32的按键开发基础

1. 按键信号是如何识别的?
一般来说，按键的两个引脚的一端通过电阻上拉到高电平，另一端则接地。
在没有按键按下的时候，输入引脚为高电平，当有按键按下，输入引脚则为低电平。通过反复读取按键输入引脚的信号，然后识别高低电平来判断是否有按键触发。

2. 为什么去抖动?
按键的输入引脚有低电平产生不代表一定是有按键按下，也许是干扰信号 ， 因此，需要通过去抖动处理，将这些干扰信号过滤，从而获得真实的按键触发信号。

3. 如何去抖动
首次检测到按键输入引脚有低电平后，稍作延时，再次读取该引脚，如还是低电平，则确认为按键触发信号；否则，判断为干扰信号，不予处理。

GPIO_PinState  HAL_GPIO_ReadPin( GPIO_TypeDef* GPIOx,  uint16_t GPIO_Pin);

参数1：GPIOx，端口号，如：GPIOB,GPIOF。
参数2：GPIO_Pin，引脚号，如：GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_12。
返回值：GPIO_PinState，引脚的电平状态。

应用举例：判断PE3引脚的输入信号，若为低电平，则将PB5引脚控制的LED灯的开关状态切换。    
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)  
{              
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5);      
}

第一部分：根据开发板原理图，配置STM32CubeMX
1.开发板LED灯部分原理图如图所示：

由原理图不难看出，LED0的阴极与PB5引脚直接相连，LED1的阴极与PE5引脚直接相连，控制时，引脚为低电平,对应LED灯发光；引脚为高电平。对应LED灯熄灭。

2.开发板按键部分原理图如图所示：

从原理图中可以看出，两个用户自定义按键KEY0和KEY1中，分别与PE4和PE3引脚相连，此处画的不是很完整，完整的图应该如下图所示，是带上拉电阻的：

以KEY0为例，从带上拉电阻的按键示意图中可以看出，如果按键没有按下的话，上拉电阻左侧与地是不通的，那么PE4就会为高电平，如左下图所示；如果按键按下后，上拉电阻左侧与地直接连接，PE4和地等电位，为低电平。

关于上拉电阻，我的理解是这样的：电源到器件引脚上的电阻叫上拉电阻，作用是平时使该引脚为高电平，地到器件引脚上的电阻叫下拉电阻，作用是平时使该引脚为低电平。
也就是说，上下拉的目的都是给IO口设置一个默认的状态，上下拉电阻也不能够随意取消，这里以上拉电阻为例，起作用是给IO口默认高电平的状态。如果没有上拉电阻，电源直接接在IO口上，按键没有按下的时候，是高电平没有问题，如果按键按下了，就会造成电源和地直接相连的情况。

至于为什么按键没有按下的时候，IO口默认为高电平，在这里我是这么理解的：IO口的高低电平，是相对于地来说的，我们看电源到地的回路，如果按键没有按下，相当于IO口和地之间的阻抗很大，这样的话按键没有按下PE4口是为高电平的，如果阻抗接近无穷的话，PE4对地电压是为5V。

3.配置STM32CubeMX
过程和之前大致相同，详见1.STM32的GPIO开发基础中的相同部分。
需要注意的是，在这里和按键相连的引脚，需要使用Input模式和上拉电阻状态。

第二部分：Keil5中代码的编写

按键扫描的过程中，需要进行去抖动操作，也就是当按键按下后，过一段时间再去判定，按键是不是真的按下了。在这里需要延时函数，如果不是特别精确的延时，用while循环即可：

void Delay(unsigned int t)  //延时函数
{
	while(t--);
}

扫描按键的时候，大体流程，就是判断与按键相连的IO口是否为指定电平：如果IO口为低电平，即为按键按下

void Scan_Keys()
{
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET)//检测按键对应IO口是否为低电平，即按键是否按下
	{
		Delay(1000);//延时函数，去抖动操作
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET)//检测按键是否真的按下了
		{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET);//如果按键对应IO口，为低电平，即按键按下一直未抬起，则一直执行循环，等按键抬起后，跳出循环
		}
		

这样写代码会比较麻烦，每一个按键都需要写对应引脚，很麻烦，为了避免这种情况，可以在代码前面进行宏定义，也可以在配置STM32CubeMx的时候直接添加User Label标签来解决问题：

/* USER CODE BEGIN PD */
#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)
#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4)
/* USER CODE END PD */

低电平也可以直接用0来简化，这个是在gpio的文件中有说明的，可以直接使用，简化后的扫描按键代码如图所示：

/* USER CODE BEGIN 0 */
void Delay(unsigned int t)  //延时函数
{
	while(t--);
}

void Scan_Keys()
{		
	if(KEY1==0)
	{
		Delay(1000);
		if(KEY1==0)     //与if(KEY1==0)等价
			{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
			while(KEY1==0);
			}
	}
	if(KEY0==0)
		{
		Delay(1000);
		if(KEY0==0)     //与if(KEY0==0)等价
			{
			while(KEY0==0);//按下按键时，KEY0为低电平，一直执行while(1)循环，松开后再执行后续操作
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE,GPIO_PIN_5);
			while(KEY0==0);
			}
		}
}
/* USER CODE END 0 */

main函数直接调用扫描按键函数即可：

 /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
  	Scan_Keys();
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

在这里也可以体会到，按下按键切换状态，与按下按键，松开之后再切换状态的区别，KEY1是按下即翻转电平，前面详细描述过；KEY0则是在判断按键真正按下去之后，再判断一下按键是否抬起，抬起后再执行后续操作。
写完代码后，在Keil5里编译好后，就可以下载到单片机中。

配套源码：利用STM32F103ZET6开发板基于HAL库的STM32学习笔记二:按键开发基础例程

参考内容：

上拉、下拉电阻的原理和作用
通俗易懂讲解上拉电阻和下拉电阻的原理

以上内容为本人学习b站小蜜蜂老师的基于STM32CubeMX的嵌入式开发基础教程所做的笔记，其中有一些为个人的理解与感悟，如有疏漏之处，敬请大佬指正。

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_46301543/article/details/122453600

1. 按键信号是如何识别的?
一般来说，按键的两个引脚的一端通过电阻上拉到高电平，另一端则接地。
在没有按键按下的时候，输入引脚为高电平，当有按键按下，输入引脚则为低电平。通过反复读取按键输入引脚的信号，然后识别高低电平来判断是否有按键触发。

2. 为什么去抖动?
按键的输入引脚有低电平产生不代表一定是有按键按下，也许是干扰信号 ， 因此，需要通过去抖动处理，将这些干扰信号过滤，从而获得真实的按键触发信号。

3. 如何去抖动
首次检测到按键输入引脚有低电平后，稍作延时，再次读取该引脚，如还是低电平，则确认为按键触发信号；否则，判断为干扰信号，不予处理。

GPIO_PinState  HAL_GPIO_ReadPin( GPIO_TypeDef* GPIOx,  uint16_t GPIO_Pin);

参数1：GPIOx，端口号，如：GPIOB,GPIOF。
参数2：GPIO_Pin，引脚号，如：GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_12。
返回值：GPIO_PinState，引脚的电平状态。

应用举例：判断PE3引脚的输入信号，若为低电平，则将PB5引脚控制的LED灯的开关状态切换。    
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)  
{              
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5);      
}

第一部分：根据开发板原理图，配置STM32CubeMX
1.开发板LED灯部分原理图如图所示：

由原理图不难看出，LED0的阴极与PB5引脚直接相连，LED1的阴极与PE5引脚直接相连，控制时，引脚为低电平,对应LED灯发光；引脚为高电平。对应LED灯熄灭。

2.开发板按键部分原理图如图所示：

从原理图中可以看出，两个用户自定义按键KEY0和KEY1中，分别与PE4和PE3引脚相连，此处画的不是很完整，完整的图应该如下图所示，是带上拉电阻的：

以KEY0为例，从带上拉电阻的按键示意图中可以看出，如果按键没有按下的话，上拉电阻左侧与地是不通的，那么PE4就会为高电平，如左下图所示；如果按键按下后，上拉电阻左侧与地直接连接，PE4和地等电位，为低电平。

关于上拉电阻，我的理解是这样的：电源到器件引脚上的电阻叫上拉电阻，作用是平时使该引脚为高电平，地到器件引脚上的电阻叫下拉电阻，作用是平时使该引脚为低电平。
也就是说，上下拉的目的都是给IO口设置一个默认的状态，上下拉电阻也不能够随意取消，这里以上拉电阻为例，起作用是给IO口默认高电平的状态。如果没有上拉电阻，电源直接接在IO口上，按键没有按下的时候，是高电平没有问题，如果按键按下了，就会造成电源和地直接相连的情况。

至于为什么按键没有按下的时候，IO口默认为高电平，在这里我是这么理解的：IO口的高低电平，是相对于地来说的，我们看电源到地的回路，如果按键没有按下，相当于IO口和地之间的阻抗很大，这样的话按键没有按下PE4口是为高电平的，如果阻抗接近无穷的话，PE4对地电压是为5V。

3.配置STM32CubeMX
过程和之前大致相同，详见1.STM32的GPIO开发基础中的相同部分。
需要注意的是，在这里和按键相连的引脚，需要使用Input模式和上拉电阻状态。

第二部分：Keil5中代码的编写

按键扫描的过程中，需要进行去抖动操作，也就是当按键按下后，过一段时间再去判定，按键是不是真的按下了。在这里需要延时函数，如果不是特别精确的延时，用while循环即可：

void Delay(unsigned int t)  //延时函数
{
	while(t--);
}

扫描按键的时候，大体流程，就是判断与按键相连的IO口是否为指定电平：如果IO口为低电平，即为按键按下

void Scan_Keys()
{
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET)//检测按键对应IO口是否为低电平，即按键是否按下
	{
		Delay(1000);//延时函数，去抖动操作
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET)//检测按键是否真的按下了
		{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_RESET);//如果按键对应IO口，为低电平，即按键按下一直未抬起，则一直执行循环，等按键抬起后，跳出循环
		}
		

这样写代码会比较麻烦，每一个按键都需要写对应引脚，很麻烦，为了避免这种情况，可以在代码前面进行宏定义，也可以在配置STM32CubeMx的时候直接添加User Label标签来解决问题：

/* USER CODE BEGIN PD */
#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3)
#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4)
/* USER CODE END PD */

低电平也可以直接用0来简化，这个是在gpio的文件中有说明的，可以直接使用，简化后的扫描按键代码如图所示：

/* USER CODE BEGIN 0 */
void Delay(unsigned int t)  //延时函数
{
	while(t--);
}

void Scan_Keys()
{		
	if(KEY1==0)
	{
		Delay(1000);
		if(KEY1==0)     //与if(KEY1==0)等价
			{
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_5);
			while(KEY1==0);
			}
	}
	if(KEY0==0)
		{
		Delay(1000);
		if(KEY0==0)     //与if(KEY0==0)等价
			{
			while(KEY0==0);//按下按键时，KEY0为低电平，一直执行while(1)循环，松开后再执行后续操作
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE,GPIO_PIN_5);
			while(KEY0==0);
			}
		}
}
/* USER CODE END 0 */

main函数直接调用扫描按键函数即可：

 /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
  	Scan_Keys();
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

在这里也可以体会到，按下按键切换状态，与按下按键，松开之后再切换状态的区别，KEY1是按下即翻转电平，前面详细描述过；KEY0则是在判断按键真正按下去之后，再判断一下按键是否抬起，抬起后再执行后续操作。
写完代码后，在Keil5里编译好后，就可以下载到单片机中。

配套源码：利用STM32F103ZET6开发板基于HAL库的STM32学习笔记二:按键开发基础例程

参考内容：

上拉、下拉电阻的原理和作用
通俗易懂讲解上拉电阻和下拉电阻的原理

以上内容为本人学习b站小蜜蜂老师的基于STM32CubeMX的嵌入式开发基础教程所做的笔记，其中有一些为个人的理解与感悟，如有疏漏之处，敬请大佬指正。

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