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GPIO与独立按键输入实验任务

GPIO与独立按键输入实验任务

1、理论说明

硬件模块
独立按键输入实验涉及的硬件包括三个独立按键（KEY1、KEY2和KEY3），以及与独立按键串联的10kΩ限流电阻，与独立按键并联的100nF滤波电容，KEY1连接到STM32F103RCT6芯片的PC1，KEY2连接到PC2，KEY3连接到PA0。按键未按下时，输入到芯片引脚上的电平为高电平，按键按下时，输入到芯片引脚上的电平为低电平。所以按键按下时引脚电平为GPIO_PIN_RESET，按键未按下时引脚为GPIO_PIN_SET。独立按键硬件电路如下图所示。

相关函数的功能介绍

（1）void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

启用或禁用APB (High Speed APB)外围时钟。

（2）引脚的属性初始化

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin//初始化引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode//初始化选定引脚的工作模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed//初始化选定引脚的工作速度

(3) void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

根据指定的初始化GPIOX外围设备

（1）uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

读取指定的输入端口引脚的电平

（2） void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal)

设置选定的数据端口位，端口引脚，和电平

2、作品

（1）功能介绍

基于STM32核心板，编写程序实现通过按键切换LED编码计数方向。假设LED熄灭为0，点亮为1，初始状态为LED1和LED2均熄灭（00），第二状态为LED1熄灭、LED2点亮（01），第三状态为LED1点亮、LED2熄灭（10），第四状态为LED1点亮、LED2点亮（11）。按下KEY1按键，按照“初始状态→第二状态→第三状态→第四状态→初始状态”方向进行递增编码计数，按下KEY3按键，按照“初始状态→第四状态→第三状态→第二状态→初始状态”方向进行递减编码计数，无论是递增编码计数，还是递减编码计数，两个相邻状态之间的间隔均为1秒

（2）操作步骤

步骤1：复制并编译上次GPIO与流水灯实验任务
步骤2：创建KEY.c文件并保存到事先建立好得KEY文件夹中

步骤3：创建KEY.h,KeyPrintf.h,KeyPrintf.c文件并保存到事先建立好得KEY文件夹中

创建步骤同步骤2

步骤4：将步骤2中的.c文件加入到工程中

KeyPrintf.c同理

步骤5：为自己建立的KEY文件夹添加路径

步骤6：完善KEY.c文件

（1）添加所需的头文件
kEY.c

#include "stm32f10x_conf.h"
#include "KEY.h"
#include "DataType.h"

KeyPrintf.c

#include "KeyPrintf.h"
#include "DataType.h"
#include "SysTick.h"
#include "LED.h"
#include "stdio.h"

（2）对按键KEY1,与按键KEY3初始化

static void ConfigKEYGPIO(void)
{
  //按键KEY3初始化
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义初始化结构体
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//启用GPIOA的外围时钟。
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//初始化KEY3的引脚
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//初始化KEY3的工作模式
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//根据指定的初始化GPIOA外围设备
    
  //按键KEY1,KEY2初始化
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
  GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
}
void InitKEY(void)
{
    ConfigKEYGPIO();
    arr_Keydown[KEY_NAME_KEY1]=Key1down;
    arr_Keydown[KEY_NAME_KEY2]=Key2down;
    arr_Keydown[KEY_NAME_KEY3]=Key3down; 
}

(3)按键扫描函数

void keyScan(u8 keyname,void (*Keyup)(void),void (*Keydown)(void))
{
    //存放按键标志位
    static u8 KeyFlag[KEY_NAME_MAX];
    //存放按键的值
     static u8 KeyVal[KEY_NAME_MAX];
  
     KeyVal[keyname]=KeyVal[keyname]<<1;//左移一位
    
    switch(keyname)
    {
        case KEY_NAME_KEY1:KeyVal[keyname]=KeyVal[keyname]|KEY1;
             break;
        case KEY_NAME_KEY2:KeyVal[keyname]=KeyVal[keyname]|KEY2;
             break;
        case KEY_NAME_KEY3:KeyVal[keyname]=KeyVal[keyname]|KEY3;
             break;
        default:break;
    }
    
    if(KeyVal[keyname]==arr_Keydown[keyname]&& KeyFlag[keyname]==TRUE)
    {
        (*Keydown)();
        KeyFlag[keyname]=FALSE;
    }
    
    if(KeyVal[keyname]==(u8)(~arr_Keydown[keyname])&& KeyFlag[keyname]==FALSE)
    {
        (*Keyup)();
        KeyFlag[keyname]=TRUE;
    }
}

步骤6：完善KEY.h文件

#ifndef _KEY_H
#define _KEY_H
#include "DataType.h"

#define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_1)
#define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)
#define KEY3 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)


#define Key1down 0x00
#define Key2down 0x00
#define Key3down 0x00

typedef enum
{
    KEY_NAME_KEY1=0,
    KEY_NAME_KEY2,
    KEY_NAME_KEY3,
    KEY_NAME_MAX
}EnumKeyOneName;

void InitKEY(void);
void keyScan(u8 keyname,void (*Keyup)(void),void (*Keydown)(void));
#endif

步骤7：完善KeyPrintf.c文件
按键按下弹起打印

void DOWN_KEY1(void)
{
    flag=1;
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_RESET);//输出一个低电平
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_RESET); 
    printf("Key1 is pluse down");
}

//按键1弹起
void UP_KEY1(void)
{
    printf("Key1 is pluse up");
}
/**/

//按键2按下
void DOWN_KEY2(void)
{   
    flag=2;
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_RESET);//输出一个低电平
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_RESET); 
    printf("Key2 is pluse down");
}

//按键2弹起
void UP_KEY2(void)
{
    printf("Key2 is pluse up");
}
/**/

//按键3按下
void DOWN_KEY3(void)
{
    flag=3;
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_RESET);//输出一个低电平
    GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_RESET); 
    printf("Key3 is pluse down");
}

//按键3弹起
void UP_KEY3(void)
{
    
    printf("Key3 is pluse up");
   
}

按键对灯的控制函数

void LED_KEY1(void)
{
    LED1Change();//LED1变化函数
    LED2Change();//LED2变化函数
    
}
void LED_KEY3(void)
{
    static uint16_t K_iCnt;//定义一个计数器，计数到500时触发if
   
    K_iCnt++;
    if(K_iCnt>=500)
    {
          GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_RESET);//输出一个低电平
          GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_RESET); 
         DelayNms(1000);//延时1s
      
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_SET);//输出一个高电平，促使LED1(PC4)点亮
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_SET);
         DelayNms(1000);
      
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_SET);
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_RESET);
         DelayNms(1000);
      
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,Bit_RESET);
         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_5,Bit_SET);
         DelayNms(1000);
          K_iCnt=0;
    }  

}

void F_KEY(void)
{
    if(flag==1)
    {
        LED_KEY1();//顺时计数
    }
    else if(flag==3)
    {
        LED_KEY3();//反向计数
    }
    else 
    {
        return ;
    }
}

步骤8：完善Main.c文件

步骤9：完善GPIO与独立按键输入实验应用层
步骤10：编译及下载验证

（2）实验效果

在STM32核心板中，按下KEY1按键，按照“初始状态→第二状态→第三状态→第四状态→初始状态”方向进行递增编码计数，长按独立按键则一直计数，松开则停留在当前状态。按下KEY3按键，按照“初始状态→第四状态→第三状态→第二状态→初始状态”方向进行递减编码计数，长按独立按键则一直计数，松开则停留在当前状态。无论是递增编码计数，还是递减编码计数，两个相邻状态之间的间隔均为1秒