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【零基础学STM32】CubeMx+HAL配置按键点灯实验

主要内容

上一篇文章中采用了EXTI中断的方式控制小灯的亮灭。其实也可以不采用中断，直接使用GPIO配置即可实现按键对应小灯的状态，且效果几乎相同。同样本次例程试验采用正点原子阿波罗STM32F429IGT6开发板，debug采用STLink（后续的文章中将不再赘述）。
试验的主要内容有：
1.正常的配置流程
2.修改代码实现对功能的优化和模块化设计

cubemx配置

按照相同的步骤，选择芯片，配置时钟树，小灯和按键的配置都和上节相同，不再赘述。
（需要注意的是，延时的操作不可避免的要使用HAL_Delay()函数，故在SYS处Debug勾选Serial Wire确保延时函数的正确使用。同时注意延时函数的优先级，本节例程暂时不会有冲突，但后续的会有，错误的优先级会导致程序卡死，后续再强调）在这里插入图片描述

代码部分

1.普通功能

初始化配置已经在cubemx基本完成，我们的思路是检测按键的电平状态，通过GPIO反转函数令小灯的电平翻转，实现亮灭
主体函数如下所示

while (1)
  {
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);

	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET)
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
 }

通过上电发现，并没有很好地实现功能，按键按下两个灯闪烁不定，此时考虑到没有对按键进行消抖处理。
按键消抖：由于采用的是机械按键，在按下瞬间的电平变化并不是理想的阶跃信号，具体的变化大致如图所示

图片来自于野火STM32HAL库开发实战指南

延时的操作主要就是：在第一个if语句处再加嵌套，插入延时函数HAL_Delay(10)(大多数的前后抖动时长约为10ms,人为造成的刻意抖动也不过四五十ms)，此处要求cubemx处配置好systick相关的初始化打开（前面强调过）调整后代码所示：

while (1)
  {
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
	  {
		  HAL_Delay(10);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
		  {
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
	  {
		  HAL_Delay(10);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
		  {			  
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
		  }
	  }
	  
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  {
	  		HAL_Delay(10);
	  		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  		{
		 	 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
		  }
	}
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET && flag == 1)
	  {
	 		 HAL_Delay(10);
	  		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  		{
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
		  }
	  }

烧录进开发板，效果甚至更糟了，分析之后得出，按键的按下不应该仅仅有硬件的配置环节，也需要存在程序中的“标志位”对应进行软件把控，才能实现按键按下瞬间的电平转换。
在cubemx生成的文件中，特定区域进行填写，可以保证工程在cubemx修改引脚初始化之后修改的工程仍可被保存。

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  uint8_t flag=0;
  /* USER CODE END 2 */

flag为设定的标志位，当按键被按下的时候，一来检测按键的电平，二来直接检测标志位是否为0（前一状态为没按下），先将标志位置1，随后将小灯电平翻转，反之亦然，这样就不会存在逻辑错误。具体代码不再展示，烧录带开发板现象良好。

2.模块化设计

初学者拿到官方的例程，很多封装处理不好的函数，给阅读和理解造成很大难度，移植到自己的程序里也是bug百出。通过模块化的设计增强可移植性，便于理解和阅读。
将上一步骤最后的程序封装起来即可，具体过程大致思路：

1

在主函数下定义一个名为get_pin的函数，添加了两个个参数，以只点亮PB
具体代码所示：

void get_pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
	static uint8_t flag= 0;
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET && flag == 0)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET  && flag== 0)
		  {
			flag= 1;
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
			
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag== 1)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag== 1)
		  {			  
//			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
			flag= 0;
		  }
	  }

在主函数中 while(1)中调用

/* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_2);

	}
    /* USER CODE END WHILE */

烧录到板子中，没有问题，显示状态和按键对应都很好

2

这种通过构建函数的调用方式有一些鸡肋，也没有很好地起到可读性加强的作用，通过在工程中加入.h文件，通过一些参数的加入和弱定义函数的实现使得程序更简洁
首先在工程目录下加入名为add_key.h文件，并在keil中添加，target -> C/C++处勾选路径，并在主函数声明，如图所示
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
编译通过，没有报错。
第二步，在.h文件中声明函数，并添加函数成分中结构体的来源：stm32f4xx_hal.h(具体查询可以先输入函数，F12跳转到报错部分添加即可)
需要注意的是，.h文件提供了弱定义函数的整理和存放，最后这些文件的声明都需要在main.c文件下进行人为编写，具体功能类似于中断中的回调函数，在上篇文章中有介绍，下篇文章会详细说一下
具体代码所示：

void get_pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin,uint8_t i)
{
	static uint8_t flag[2] = {0};
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET && flag[i] == 0)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET  && flag[i] == 0)
		  {
			flag[i] = 1;
			key_up_to_down(i);
			
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag[i] == 1)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag[i] == 1)
		  {			  
//			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
			flag[i] = 0;
			  key_down_to_up(i);
		  }
	  }
	  if(flag[i] == 0) key_up(i);
	  if(flag[i] == 1) key_down(i);

此处将两个按键的功能集成到一个函数中，通过数组的选择来实现按键对灯的控制
之后完善弱定义函数部分的代码

void key_up_to_down(uint8_t i)
{
	if(i == 0) HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
}
void key_down_to_up(uint8_t i)
{
	if(i == 0) HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
}

void key_up(uint8_t i)
{
	if(i == 1) HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
}

void key_down(uint8_t i)
{
	if(i == 1) HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
}

经过上面一系列的操作，最后在while中实现的就很简单了

while (1)
  {
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_2,1);
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_3,0);
	}

这样对应的是：PH2(KEY1)–PB1(RED),PH3(KEY0)–PB0(GREEN)
烧录到开发板上，现象很好，实现了预期的功能
而且需要对换对应关系，只需要getpin最后参数1/0即可

遇到的问题

在调试板子的过程中，发现一个小问题。设置了软件消抖，但这样会导致小灯的亮灭出现肉眼可见的频闪，这是超出预期之外的。取消消抖又会由于机械按键的抖动使得点亮状态的对应出现问题。通过外加函数的递归调用，可以消除这个问题，使得二者都达到预期的效果。
为了找到问题的原因，第一次调整了cubemx上对灯识别沿的选项，并没有明显的效果，后来写的弱定义的小灯状态函数，通过主函数的调用将问题解决。这个问题暂时还么有找到原因，后续的学习中会再注意。有可能是硬件的问题，但更多应该是软件的配置出现问题。在检查上一篇文章的代码时也发现了类似的问题，如果有大神可以指点一二，不胜感谢。
（ps：本文是根据露神六鸽的视频自己手打了一遍的学习历程，tql)

版权声明：本文为CSDN博主「赵小森。」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_49720228/article/details/122659842

主要内容

上一篇文章中采用了EXTI中断的方式控制小灯的亮灭。其实也可以不采用中断，直接使用GPIO配置即可实现按键对应小灯的状态，且效果几乎相同。同样本次例程试验采用正点原子阿波罗STM32F429IGT6开发板，debug采用STLink（后续的文章中将不再赘述）。
试验的主要内容有：
1.正常的配置流程
2.修改代码实现对功能的优化和模块化设计

cubemx配置

按照相同的步骤，选择芯片，配置时钟树，小灯和按键的配置都和上节相同，不再赘述。
（需要注意的是，延时的操作不可避免的要使用HAL_Delay()函数，故在SYS处Debug勾选Serial Wire确保延时函数的正确使用。同时注意延时函数的优先级，本节例程暂时不会有冲突，但后续的会有，错误的优先级会导致程序卡死，后续再强调）在这里插入图片描述

代码部分

1.普通功能

初始化配置已经在cubemx基本完成，我们的思路是检测按键的电平状态，通过GPIO反转函数令小灯的电平翻转，实现亮灭
主体函数如下所示

while (1)
  {
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);

	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET)
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
 }

通过上电发现，并没有很好地实现功能，按键按下两个灯闪烁不定，此时考虑到没有对按键进行消抖处理。
按键消抖：由于采用的是机械按键，在按下瞬间的电平变化并不是理想的阶跃信号，具体的变化大致如图所示

图片来自于野火STM32HAL库开发实战指南

延时的操作主要就是：在第一个if语句处再加嵌套，插入延时函数HAL_Delay(10)(大多数的前后抖动时长约为10ms,人为造成的刻意抖动也不过四五十ms)，此处要求cubemx处配置好systick相关的初始化打开（前面强调过）调整后代码所示：

while (1)
  {
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
	  {
		  HAL_Delay(10);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET)
		  {
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
	  {
		  HAL_Delay(10);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET)
		  {			  
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
		  }
	  }
	  
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  {
	  		HAL_Delay(10);
	  		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  		{
		 	 HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
		  }
	}
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_SET && flag == 1)
	  {
	 		 HAL_Delay(10);
	  		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)
	  		{
		  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_1);
		  }
	  }

烧录进开发板，效果甚至更糟了，分析之后得出，按键的按下不应该仅仅有硬件的配置环节，也需要存在程序中的“标志位”对应进行软件把控，才能实现按键按下瞬间的电平转换。
在cubemx生成的文件中，特定区域进行填写，可以保证工程在cubemx修改引脚初始化之后修改的工程仍可被保存。

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  uint8_t flag=0;
  /* USER CODE END 2 */

flag为设定的标志位，当按键被按下的时候，一来检测按键的电平，二来直接检测标志位是否为0（前一状态为没按下），先将标志位置1，随后将小灯电平翻转，反之亦然，这样就不会存在逻辑错误。具体代码不再展示，烧录带开发板现象良好。

2.模块化设计

初学者拿到官方的例程，很多封装处理不好的函数，给阅读和理解造成很大难度，移植到自己的程序里也是bug百出。通过模块化的设计增强可移植性，便于理解和阅读。
将上一步骤最后的程序封装起来即可，具体过程大致思路：

1

在主函数下定义一个名为get_pin的函数，添加了两个个参数，以只点亮PB
具体代码所示：

void get_pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
	static uint8_t flag= 0;
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET && flag == 0)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET  && flag== 0)
		  {
			flag= 1;
			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
			
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag== 1)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag== 1)
		  {			  
//			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
			flag= 0;
		  }
	  }

在主函数中 while(1)中调用

/* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_2);

	}
    /* USER CODE END WHILE */

烧录到板子中，没有问题，显示状态和按键对应都很好

2

这种通过构建函数的调用方式有一些鸡肋，也没有很好地起到可读性加强的作用，通过在工程中加入.h文件，通过一些参数的加入和弱定义函数的实现使得程序更简洁
首先在工程目录下加入名为add_key.h文件，并在keil中添加，target -> C/C++处勾选路径，并在主函数声明，如图所示
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
编译通过，没有报错。
第二步，在.h文件中声明函数，并添加函数成分中结构体的来源：stm32f4xx_hal.h(具体查询可以先输入函数，F12跳转到报错部分添加即可)
需要注意的是，.h文件提供了弱定义函数的整理和存放，最后这些文件的声明都需要在main.c文件下进行人为编写，具体功能类似于中断中的回调函数，在上篇文章中有介绍，下篇文章会详细说一下
具体代码所示：

void get_pin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin,uint8_t i)
{
	static uint8_t flag[2] = {0};
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET && flag[i] == 0)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_RESET  && flag[i] == 0)
		  {
			flag[i] = 1;
			key_up_to_down(i);
			
		  }
	  }
	  
	  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag[i] == 1)
	  {
		  HAL_Delay(20);
		  if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_Pin) == GPIO_PIN_SET && flag[i] == 1)
		  {			  
//			HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);	
			flag[i] = 0;
			  key_down_to_up(i);
		  }
	  }
	  if(flag[i] == 0) key_up(i);
	  if(flag[i] == 1) key_down(i);

此处将两个按键的功能集成到一个函数中，通过数组的选择来实现按键对灯的控制
之后完善弱定义函数部分的代码

void key_up_to_down(uint8_t i)
{
	if(i == 0) HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
}
void key_down_to_up(uint8_t i)
{
	if(i == 0) HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
}

void key_up(uint8_t i)
{
	if(i == 1) HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
}

void key_down(uint8_t i)
{
	if(i == 1) HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
}

经过上面一系列的操作，最后在while中实现的就很简单了

while (1)
  {
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_2,1);
	  get_pin(GPIOH,GPIO_PIN_3,0);
	}

这样对应的是：PH2(KEY1)–PB1(RED),PH3(KEY0)–PB0(GREEN)
烧录到开发板上，现象很好，实现了预期的功能
而且需要对换对应关系，只需要getpin最后参数1/0即可

遇到的问题

在调试板子的过程中，发现一个小问题。设置了软件消抖，但这样会导致小灯的亮灭出现肉眼可见的频闪，这是超出预期之外的。取消消抖又会由于机械按键的抖动使得点亮状态的对应出现问题。通过外加函数的递归调用，可以消除这个问题，使得二者都达到预期的效果。
为了找到问题的原因，第一次调整了cubemx上对灯识别沿的选项，并没有明显的效果，后来写的弱定义的小灯状态函数，通过主函数的调用将问题解决。这个问题暂时还么有找到原因，后续的学习中会再注意。有可能是硬件的问题，但更多应该是软件的配置出现问题。在检查上一篇文章的代码时也发现了类似的问题，如果有大神可以指点一二，不胜感谢。
（ps：本文是根据露神六鸽的视频自己手打了一遍的学习历程，tql)

版权声明：本文为CSDN博主「赵小森。」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_49720228/article/details/122659842

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赵小森。

我还没有学会写个人说明！

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