文章目录
- 一、STM32F4 IO 口简介
- 二、硬件设计
- 三、软件设计
- 四、实验现象
- 五、STM32CubeMX 配置 IO 口输出
这一章，我们将通过
ALIENTEK阿波罗
STM32 开发板上载有的 4 个按钮（
KEY_UP、
KEY0、
KEY1 和
KEY2），来控制板上的 2 个
LED（
DS0 和
DS1），其中
KEY_UP 控制
DS0，
DS1 互斥点亮；
KEY2 控制
DS0，按一次亮，再按一次灭；
KEY1 控制
DS1，效果同
KEY2；
KEY0 则同时控制
DS0 和
DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。
一、STM32F4 IO 口简介
这部分内容可参考STM32F4 | GPIO工作原理和配置。STM32F4 的 IO 口做输入使用的时候，是通过调用函数 HAL_GPIO_ReadPin ()来读取 IO 口的状态的。
二、硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
- 指示灯
DS0、DS1。 - 4 个按键：
KEY0、KEY1、KEY2、和KEY_UP。
在阿波罗 STM32 开发板上的按键 KEY0 连接在 PH3 上、KEY1 连接在 PH2 上、KEY2 连接在 PC13 上、KEY_UP 连接在 PA0上。如图所示：
这里需要注意的是：KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效的（按下是低电平），而 KEY_UP 是高电平有效的（按下是高电平），并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32F429 内部设置上下拉。输入模式配置如下：
PH3：上拉输入PH2：上拉输入PC13：上拉输入PA0：下拉输入
三、软件设计
我们直接复制上一个实验的工程模板，将复制过来的模板文件夹重新命名为“2-按键实验”。在HARDWARE->LED 文件夹下面新建key.c 文件以及头文件 key.h。
打开key.c文件，代码如下：
#include "key.h"
#include "delay.h"
/*
函数名称：KEY_Init
函数功能：初始化按键输入实验所用到的IO口
输 入：无
输 出：无
*/
void KEY_Init(void)
{
//定义结构体变量
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
//使能按键对应IO口的时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
//初始化IO口;H2和H3是上拉输入，C13是上拉输入；A0是下拉输入
//初始化GPIOA
GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_0; //PA0
GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_INPUT; //输入
GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLDOWN; //下拉
GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; //高速
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);
//初始化GPIOC
GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_13; //PC13
GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_INPUT; //输入
GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; //高速
HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);
//初始化GPIOH
//由于GPIOH与GPIOC的Mode、Pull、Speed配置一样，因此可以省略
GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3; //PH2,PH3
HAL_GPIO_Init(GPIOH,&GPIO_Initure);
}
/*
函数名称：KEY_Scan
函数功能：按键处理函数
输 入：mode：0，表示不支持连续按；mode：1，表示支持连续按
输 出：0，表示没有任何按键按下；...
注意：此函数有响应优先级，KEY0>KEY1>KEY2>KEY_UP
*/
u8 KEY_Scan(u8 mode)
{
static u8 key_up = 1; //按键松开标志
if (mode==1) key_up=1; //支持连按
if (key_up && (KEY0==0 || KEY1==0 || KEY2==0 || KEY_UP==1))
{
delay_ms(10); //延时
key_up=0; //标记这次key已经按下
if (KEY0==0) return KEY0_PRES;
else if (KEY1==0) return KEY1_PRES;
else if (KEY2==0) return KEY2_PRES;
else if (KEY_UP==1) return KEYUP_PRES;
}
//KEY键没有按下
else if (KEY0==1 || KEY1==1 || KEY2==1 || KEY_UP==0)
{
key_up=1;
}
return 0; //无按键按下
}
KEY_Scan 函数，则是用来扫描这 4 个 IO 口是否有按键按下。KEY_Scan 函数，支持两种扫描方式，通过 mode 参数来设置。
- 当
mode为 0 的时候，KEY_Scan函数将不支持连续按，扫描某个按键，该按键按下之后必须要松开，才能第二次触发，否则不会再响应这个按键，这样的好处就是可以防止按一次多次触发，而坏处就是在需要长按的时候比较不合适。 - 当
mode为 1 的时候，KEY_Scan函数将支持连续按，如果某个按键一直按下，则会一直返回这个按键的键值，这样可以方便的实现长按检测。
其头文件key.h为：
#ifndef _KEY_H
#define _KEY_H
#include "sys.h"
//STM32F4的IO口做输入使用的时候，是通过调用函数HAL_GPIO_ReadPin ()来读取 IO口的状态的
#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_3) //KEY0 按键 PH3
#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOH,GPIO_PIN_2) //KEY1 按键 PH2
#define KEY2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_13) //KEY2 按键 PC13
#define KEY_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0
//宏定义独立按键按下的值
#define KEY0_PRES 1
#define KEY1_PRES 2
#define KEY2_PRES 3
#define KEYUP_PRES 4
//声明函数
void KEY_Init(void);
u8 KEY_Scan(u8 mode);
#endif
打开主函数main.c，代码如下：
/*
实验2：按键输入实验
实验现象：`KEY_UP` 控制 `DS0`，`DS1` 互斥点亮；`KEY2` 控制 `DS0`，按一次亮，再按一次灭；`KEY1` 控制 `DS1`，效果同 `KEY2`；`KEY0` 则同时控制 `DS0` 和 `DS1`，按一次，他们的状态就翻转一次。
*/
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
int main(void)
{
u8 key;
HAL_Init(); //初始化HAL库
Stm32_Clock_Init(360,25,2,8); //设置时钟180MHz
delay_init(180); //初始化延时函数
uart_init(115200); //初始化USART
LED_Init(); //初始化LED
KEY_Init(); //初始化按键
while (1)
{
key = KEY_Scan(0); //单次按键扫描
switch (key)
{
case KEYUP_PRES: //控制 LED0,LED1 互斥点亮
LED1=!LED1;
LED0=!LED0;
break;
case KEY2_PRES: //控制 LED0 翻转
LED0=!LED0;
break;
case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转
LED1=!LED1;
break;
case KEY0_PRES: //同时控制 LED0,LED1 翻转
LED1=!LED1;
LED0=!LED0;
break;
}
delay_ms(10);
}
}
四、实验现象
使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 串口），把编译后产生的.hex 文件烧入到芯片内。
实验现象：KEY_UP 控制 DS0，DS1 互斥点亮；KEY2 控制 DS0，按一次亮，再按一次灭；KEY1 控制 DS1，效果同 KEY2；KEY0 则同时控制 DS0 和 DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。
-
按下
KEY1
-
按下
KEY2
-
按下
KEY0
-
按下
KEY_UP
五、STM32CubeMX 配置 IO 口输出
阿波罗开发板上有 4 个按键，分别连接四个 IO 口 PA0，PC13，PH2和 PH3。其中 WK_UP 按键按下后对应的 PA0 输入为高电平，所以默认情况下，该 IO 口（PA0）要初始化为下拉输入，其他 IO 口初始化为上拉输入即可。
使用 STM32CubeMX 打开光盘工程模板（双击工程目录的 Template.ioc），我们首先在 IO 口引脚图上，依次设置四个 IO 口为输入模式 GPIO_Input。这里我们以 PA0 为例，操作方法如下图所示：
同样的方法，我们依次配置 PC13 ， PH2 和 PH3 为输入模式。然后我们进入Configuration->GPIO 配置界面，配置四个 IO 口详细参数。在配置界面点击 PA0 可以发现，当我们在前面设置 IO 口为输入 GPIO_Input 之后，其配置参数只剩下模式 GPIO Mode 和上下拉GPIO Pull-up/Pull-down，并且模式值中只有输入模式 Input Mode 可选。这里，我们配置 PA0 为下拉输入，其他三个 IO 口配置为上拉输入即可。配置方法如下图所示：
配置完成 IO 口参数之后，接下来我们同样生成工程。打开生成的工程会发现，main.c 文件中添加了函数 MX_GPIO_Init 函数，内容如下：
/** Configure pins as
* Analog
* Input
* Output
* EVENT_OUT
* EXTI
*/
void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin : PC13 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pin : PA0 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pins : PH2 PH3 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
}
该函数实现的功能和按键输入实验中 KEY_Init 函数实现的功能一模一样。将该函数内容替换按键输入实验中的 KEY_Init 函数内容，替换后会发现实现现象完全一致
