一、什么是按键

1、按键的物理特性

平时没人按的时候，弹簧把按键按钮弹开。此时内部断开的。
有人按下的时候，手的力量克服弹簧的弹力，将按钮按下，此时内部保持接通（闭合）状态；如果手拿开，则弹簧作用下按钮又弹开，同时内部又断开。
一般的按键都有 4 个引脚，这 4 个引脚成 2 对：其中一对是常开触点（像上面描述的不按则断开，按下则闭合）；一对是常闭触点（平时不按时是闭合的，按下后是断开的）。

2、按键的电学原理（结合原理图分析）

硬件接法：
SW5:GPH0_2
SW6:GPH0_3
SW7/8/9/10:GPH2_0/1/2/3

在这里插入图片描述

按键的电路连接分析：平时按钮没有按下时，按钮内部断开，GPIO 引脚处电压为高电平；当有人按下按钮时，按钮内部导通，外部 VDD 经过电阻和按钮连接到地，形成回路，此时 GPIO 引脚处电压就变成了低电平。此时 VDD 电压全部分压在了电阻上（这个电阻就叫分压电阻，这个电阻不能太小，因为电阻的功率是U*U/R）
总结：按键的工作方法：其实就是按键的按下与弹开，分别对应GPIO的两种电平状态（按下则 GPIO 为低电平，弹开则 GPIO 为高电平）。此时 SoC 内部可以通过检测这个 GPIO 的电平高低来判断按键有没有被按下，这个判断结果即可作为 SoC 的输入信号。

3、按键属于输入类设备

按键一般用来做输入设备（由人向 SoC 发送信息的设备，叫输入设备），由人向 SoC 发送按键信号（按键信号有 2 种：按下信号和弹开信号）。
有些设备就是单纯的输入设备，譬如按键、触摸屏等；有些设备就是单纯的输出设备，譬如LCD；还有一些设备是既能输入又能输出的，叫输入输出设备（IO），譬如串口。

4、按键的 2 种响应方法

SoC 处理按键有 2 种思路：轮询方式和中断方式。
轮询方式，就是 SoC 主动的每隔一段时间去读取（按键所对应的）GPIO 的电平高低，以此获得按键信息；缺点在于 CPU 要一直注意按键事件，会影响 CPU 做其他事情。
中断方式，就是 SoC 事先设定好 GPIO 触发的中断所对应的中断处理程序 ISR，当外部按键按下或弹开时会自动触发 GPIO 对应的外部中断，导致 ISR 执行，从而自动处理按键信息。

二、轮询方式处理按键

1、X210开发板的按键接法

查原理图，找到按键对应的 GPIO：

SW5:GPH0_2
SW6:GPH0_3
SW7/8/9/10:GPH2_0/1/2/3

在这里插入图片描述

原理图上可以看出：按下时是低电平，弹起时是高电平。

2、按键对应的 GPIO 模式设置

按键接到 GPIO 上，按键按下还是弹起，决定外部电路的接通与否，从而决定这个 GPIO 引脚的电压是高还是低；这个电压可以作为这个 GPIO 引脚的输入信号，此时 GPIO 配置为输入模式，即可从 SoC 内部读取该引脚的电平为 1 还是 0（1 对应高电平，0 对应低电平）。
GPH0CON(0xE0200C00)
GPH0DAT(0xE0200C04)
GPH2CON(0xE0200C40)
GPH2DAT(0xE0200C44)

在这里插入图片描述

应该在 CON 寄存器中将 GPIO 设置为 input 模式，然后去读取 DAT 寄存器（读取到的相应位的值为 1 表示外部是高电平（对应按键弹起），读取到的位的值为 0 表明外部是低电平（按键按下））。

三、轮询方式处理按键的程序流程

(1) 第一步，先初始化 GPIO 模式为 input；
(2) 第二步，循环读取 GPIO 的电平值，然后判断有无按键按下。

四、代码编写和调试

$ cat key.c
// 定义操作寄存器的宏
#define GPH0CON         0xE0200C00
#define GPH0DAT         0xE0200C04

#define GPH2CON         0xE0200C40
#define GPH2DAT         0xE0200C44

#define rGPH0CON        (*(volatile unsigned int *)GPH0CON)
#define rGPH0DAT        (*(volatile unsigned int *)GPH0DAT)
#define rGPH2CON        (*(volatile unsigned int *)GPH2CON)
#define rGPH2DAT        (*(volatile unsigned int *)GPH2DAT)


/************************************************************************************/
#define BIT_WIDTH_GPH0_CON              (4)

#define BIT_LOCATION_GPH0_2_FUNC        (0xf << 2 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_2_FUNC_INPUT               (0x0 << 2 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_2_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 2 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_2_FUNC_EXT_INT2            (0Xf << 2 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)

#define BIT_LOCATION_GPH0_3_FUNC        (0xf << 3 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_3_FUNC_INPUT               (0x0 << 3 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_3_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 3 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)
#define GPH0_3_FUNC_EXT_INT3            (0Xf << 3 * BIT_WIDTH_GPH0_CON)


/************************************************************************************/
#define BIT_WIDTH_GPH2_CON              (4)


#define BIT_LOCATION_GPH2_0_FUNC        (0xf << 0 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_0_FUNC_INPUT               (0x0 << 0 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_0_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 0 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_0_FUNC_EXT_INT16           (0Xf << 0 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)

#define BIT_LOCATION_GPH2_1_FUNC        (0xf << 1 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_1_FUNC_INPUT               (0x0 << 1 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_1_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 1 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_1_FUNC_EXT_INT17           (0Xf << 1 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)

#define BIT_LOCATION_GPH2_2_FUNC        (0xf << 2 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_2_FUNC_INPUT               (0x0 << 2 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_2_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 2 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_2_FUNC_EXT_INT18           (0Xf << 2 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)

#define BIT_LOCATION_GPH2_3_FUNC        (0xf << 3 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_3_FUNC_INPUT               (0x0 << 3 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_3_FUNC_OUTPUT              (0x1 << 3 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)
#define GPH2_3_FUNC_EXT_INT19           (0Xf << 3 * BIT_WIDTH_GPH2_CON)

// 初始化按键
void key_init(void)
{
    // 设置GPHxCON寄存器，设置为输入模式
    // GPH0CON的bit8～15全部设置为0，即可
    rGPH0CON &= ~(BIT_LOCATION_GPH0_2_FUNC | BIT_LOCATION_GPH0_3_FUNC);
    // GPH2CON的bit0～15全部设置为0，即可
    rGPH2CON &= ~(BIT_LOCATION_GPH2_0_FUNC | BIT_LOCATION_GPH2_1_FUNC |
                  BIT_LOCATION_GPH2_2_FUNC | BIT_LOCATION_GPH2_3_FUNC);
}

void key_polling(void)
{
    // 依次，挨个去读出每个GPIO的值，判断其值为1还是0.如果为1则按键按下，为0则弹起
    // 轮询的意思就是反复循环判断有无按键，隔很短时间
    while (1)
    {
        // 对应开发板上标着LEFT的那个按键
        if (!(rGPH0DAT & (1<<2)))
        {
            printf("KEY LEFT press!\r\n");
        }

        // 对应开发板上标着DOWN的那个按键
        if (!(rGPH0DAT & (1<<3)))
        {
            printf("KEY DOWN press!\r\n");
        }

        // 对应开发板上标着UP的那个按键
        if (!(rGPH2DAT & (1<<0)))
        {
            printf("KEY UP press!\r\n");
        }

        // 对应开发板上标着RIGHT的那个按键
        if (!(rGPH2DAT & (1<<1)))
        {
            printf("KEY RIGHT press!\r\n");
        }

        // 对应开发板上标着BACK的那个按键
        if (!(rGPH2DAT & (1<<2)))
        {
            printf("KEY BACK press!\r\n");
        }

        // 对应开发板上标着MENU的那个按键
        if (!(rGPH2DAT & (1<<3)))
        {
            printf("KEY MENU press!\r\n");
        }
    }

}