第八章 按键输入实验

[mw_shl_code=c,true]1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板 2.软件平台：MDK5.1 3.固件库版本：V1.4.0[/mw_shl_code]
上两章，我们介绍了STM32F4的IO口作为输出的使用，这一章，我们将向大家介绍如何使用STM32F4的IO口作为输入用。在本章中，我们将利用板载的4个按键，来控制板载的两个LED的亮灭。通过本章的学习，你将了解到STM32F4的IO口作为输入口的使用方法。本章分为如下几个小节： 8.1 STM32F4 IO口简介 8.2 硬件设计 8.3 软件设计 8.4 下载验证

8.1 STM32F4 IO口简介

STM32F4的IO口在上两章已经有了比较详细的介绍，这里我们不再多说。STM32F4的IO口做输入使用的时候，是通过调用函数GPIO_ReadInputDataBit()来读取IO口的状态的。了解了这点，就可以开始我们的代码编写了。 这一章，我们将通过ALIENTEK探索者STM32F4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）和蜂鸣器，其中KEY_UP控制蜂鸣器，按一次叫，再按一次停；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。

8.2 硬件设计

本实验用到的硬件资源有： 1）  指示灯DS0、DS1 2）  蜂鸣器 3）  4个按键：KEY0、KEY1、KEY2、和KEY_UP。 DS0、DS1以及蜂鸣器和STM32F4的连接在上两章都已经分别介绍了，在探索者STM32F4开发板上的按键KEY0连接在PE4上、KEY1连接在PE3上、KEY2连接在PE2上、KEY_UP连接在PA0上。如图8.2.1所示：
图8.2.1 按键与STM32F4连接原理图 这里需要注意的是：KEY0、KEY1和KEY2是低电平有效的，而KEY_UP是高电平有效的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在STM32F4内部设置上下拉。

8.3 软件设计

从这章开始，我们的软件设计主要是通过直接打开我们光盘的实验工程，而不再讲解怎么加入文件和头文件目录。工程中添加相关文件的方法在我们前面两个实验已经讲解非常详细。 打开我们的按键实验工程可以看到，我们引入了key.c文件以及头文件key.h。下面我们首先打开key.c文件，关键代码如下： #include "key.h" #include "delay.h"   //按键初始化函数 void KEY_Init(void) { GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//使能GPIOA,GPIOE时钟   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;  //KEY0 KEY1 KEY2对应引脚   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉   GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE2,3,4          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//WK_UP对应引脚PA0   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;//下拉   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA0   } //按键处理函数 //返回按键值 //mode:0,不支持连续按;1,支持连续按; //0，没有任何按键按下 //1，KEY0按下2，KEY1按下3，KEY2按下 4，WKUP按下 WK_UP //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>WK_UP!! u8 KEY_Scan(u8 mode) {            static u8 key_up=1;//按键按松开标志        if(mode)key_up=1;  //支持连按                  if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||WK_UP==1))        {               delay_ms(10);//去抖动               key_up=0;               if(KEY0==0)return 1;               else if(KEY1==0)return 2;               else if(KEY2==0)return 3;               else if(WK_UP==1)return 4;        }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&WK_UP==0)key_up=1;                return 0;// 无按键按下 } 这段代码包含2个函数，void KEY_Init(void)和u8 KEY_Scan(u8 mode)，KEY_Init是用来初始化按键输入的IO口的。实现PA0、PE2~4的输入设置，这里和第六章的输出配置差不多，只是这里用来设置成的是输入而第六章是输出。 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。 有了mode这个参数，大家就可以根据自己的需要，选择不同的方式。这里要提醒大家，因为该函数里面有static变量，所以该函数不是一个可重入函数，在有OS的情况下，这个大家要留意下。同时还有一点要注意的就是，该函数的按键扫描是有优先级的，最优先的是KEY0，第二优先的是KEY1，接着KEY2，最后是KEY3（KEY3对应KEY_UP按键）。该函数有返回值，如果有按键按下，则返回非0值，如果没有或者按键不正确，则返回0。 接下来我们看看头文件key.h里面的代码： #ifndef __KEY_H #define __KEY_H  #include "sys.h"   /*下面的方式是通过直接操作库函数方式读取IO*/ #define KEY0              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4) //PE4 #define KEY1              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)   //PE3 #define KEY2              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) //PE2 #define WK_UP        GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)  //PA0   #define KEY0_PRES    1 #define KEY1_PRES    2 #define KEY2_PRES    3 #define WKUP_PRES   4   void KEY_Init(void);    //IO初始化 u8 KEY_Scan(u8);             //按键扫描函数     #endif 这段代码里面最关键就是4个宏定义： #define KEY0              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4) //PE4 #define KEY1              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)   //PE3 #define KEY2              GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) //PE2 #define WK_UP        GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)  //PA0 这里使用的是调用库函数来实现读取某个IO口的1个位的。同输出一样，上面的功能也同样可以通过位带操作来简单的实现： #define KEY0              PEin(4)        //PE4 #define KEY1              PEin(3)          //PE3 #define KEY2              PEin(2)          //P32 #define WK_UP        Ain(0)          //PA0 用库函数实现的好处是在各个STM32芯片上面的移植性非常好，不需要修改任何代码。用位带操作的好处是简洁，至于使用哪种方法，看各位的爱好了。 在key.h中，我们还定义了KEY0_PRES / KEY1_PRES/ KEY2_PRES/WKUP_PRESS等4个宏定义，分别对应开发板四个按键（KEY0/KEY1/KEY2/ KEY_UP）按键按下时KEY_Scan返回的值。通过宏定义的方式判断返回值，方便大家记忆和使用。 最后，我们看看main.c里面编写的主函数代码如下： #include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "beep.h" #include "key.h" int main(void) {     u8 key;           //保存键值        delay_init(168);  //初始化延时函数        LED_Init();                         //初始化LED端口        BEEP_Init();      //初始化蜂鸣器端口        KEY_Init();       //初始化与按键连接的硬件接口        LED0=0;                             //先点亮红灯        while(1)        {   key=KEY_Scan(0);              //得到键值             if(key)               {     switch(key)                      {     case WKUP_PRES:       //控制蜂鸣器                                    BEEP=!BEEP;                                    break;                             case KEY0_PRES: //控制LED0翻转                                    LED0=!LED0;                                    break;                             case KEY1_PRES: //控制LED1翻转                                     LED1=!LED1;                                    break;                             case KEY2_PRES: //同时控制LED0,LED1翻转                                    LED0=!LED0;                                    LED1=!LED1;                                    break;                      }               }else delay_ms(10);        }   } 主函数代码比较简单，先进行一系列的初始化操作，然后在死循环中调用按键扫描函数KEY_Scan()扫描按键值，最后根据按键值控制LED和蜂鸣器的翻转。 最后按，编译工程，得到结果如图8.3.3所示： 图8.3.3 编译结果 可以看到没有错误，也没有警告。接下来，大家就可以下载验证了。如果有JTAG，则可以用jtag进行在线调试（需要先下载代码），单步查看代码的运行，STM32F4的在线调试方法介绍，参见：3.4.2节。

8.4下载验证

同样，我们还是通过flymcu下载代码，在下载完之后，我们可以按KEY0、KEY1、KEY2和KEY_UP来看看DS0和DS1以及蜂鸣器的变化，是否和我们预期的结果一致？ 至此，我们的本章的学习就结束了。本章，作为STM32F4的入门第三个例子，介绍了STM32F4的IO作为输入的使用方法，同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验证一下，从而加深印象。



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