入门STM32--按键输入

news2024/9/20 13:12:35

上一篇博客我们介绍了如何使用GPIO配置跑马灯，根据GPIO的基本结构图，我们能够发现，他肯定不单单有输出的功能，肯定可以检测IO上的电平变化，实际上就是输入的功能。

1.按键

在大多数情况下，按键是一种简单的开关，当按下时会改变电路连接，从而改变电平状态。按键通常与一个上拉电阻或下拉电阻连接，以确保在未按下时，输入引脚处于已知的高电平或低电平。

值得一提的是，这种按键并不是理想的开关，在按下和松开的过程中，电平的变化往往不是理想的，而是伴随着尖峰、抖动。

2. 硬件连接

假设我们使用一个带上拉电阻的按键，连接方式为，一个引脚连接到STM32的GPIO输入引脚，另一个引脚连接到地（GND），同时，在输入引脚与VCC之间连接一个上拉电阻。

当按下按键时，GPIO引脚的电平从高变为低；当松开按键时，引脚电平保持高电平。下图并没有画出上拉电阻，实际上在单片机内部就有。

3. 去抖动

机械按键在按下和释放时，电平可能会在高低之间快速波动，产生“抖动”现象。为了解决这个问题，我们需要在软件中进行去抖动处理，可以通过计时器或延时来实现。

此外，我们还可以通过硬件的方式，来消除“抖动”的影响，可以在按键电路的上拉电阻或者下拉电阻两侧并联电容，消除电压尖峰。

4. STM32上的按键输入配置

接下来，我们将以STM32的标准库为例详细介绍如何在STM32上配置按键输入，假设按键连接在PE3引脚上。

4.1GPIO初始化

我们通常会使用一个函数来配置GPIO引脚的模式、速度、上下拉电阻等属性。下面我们详细解释一下GPIO_Config函数。

void GPIO_Config(void)
{
    // 启动GPIOC的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);

    // 配置PC13为输入模式，带上拉电阻
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 输入模式，带上拉
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

4.2启动GPIO端口时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);

在STM32中，每个外设（包括GPIO端口）都需要通过时钟来驱动。在使用某个GPIO端口之前，必须先启用对应的时钟，否则后续对该端口的配置和操作将无效。

RCC_APB2PeriphClockCmd：这是一个用于管理APB2总线上的外设时钟的函数。

RCC_APB2Periph_GPIOC：这个宏定义代表GPIOC端口对应的时钟。

4.3结构体参数

GPIO_Pin_3：表示要配置的引脚号。STM32的每个GPIO端口有多个引脚（通常编号为0到15），GPIO_Pin_3表示PE3引脚。

GPIO_Mode_IPU：表示输入模式，带上拉电阻。

GPIO_Speed_2MHz：用于设置GPIO引脚的速度，实际上是引脚的切换速率。对于输入引脚，速度设置一般没有影响，更多的是在输出模式下有意义。

4.4初始化

GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

GPIO_Init：这个函数将前面配置好的GPIO_InitTypeDef结构体中的参数应用到指定的GPIO端口。

5. 读取按键状态

在主循环中，我们可以通过读取GPIO引脚的状态来判断按键是否被按下：

while (1)
{
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_3) == 0)
    {
        // 按键按下时执行的操作
    }
    else
    {
        // 按键未按下时的操作
    }
}

注意，有些程序并不是简简单单的向上面那样，还会使用宏定义，简化程序。但对初学者不友好。

6. 去抖动处理

按键抖动可能导致误触发，因此我们可以在软件中添加去抖动处理。以下是一个简单的去抖动处理示例：

#define DEBOUNCE_DELAY 50 // 50毫秒去抖动延时
while (1)
{
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13) == Bit_RESET)
    {
        Delay(DEBOUNCE_DELAY);  // 延时去抖动
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_13) == Bit_RESET)
        {
            // 按键按下且去抖动后执行的操作
        }
    }
}