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第八章 按键输入实验 上两章,我们介绍了STM32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STM32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STM32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 STM32 IO口简介 8.2 硬件设计 8.3 软件设计 8.4 仿真与下载 8.1 STM32 IO口简介 STM32的IO口在上一章已经有了比较详细的介绍,这里我们不再多说。STM32的IO口做输入使用的时候,是通过读取IDR的内容来读取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战舰STM32开发板上载有的4个按钮(WK_UP、KEY0、KEY1和KEY2),来控制板上的2个LED(DS0和DS1)和蜂鸣器,其中WK_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STM32的连接在上两章都已经分别介绍了,在战舰STM32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、WK_UP连接在PA0上。如图8.2.1所示: 图8.2.1 按键与STM32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WK_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STM32内部设置上下拉。 8.3 软件设计 这里的代码设计,我们还是在之前的基础上继续编写,打开上一章的TEST工程,然后在HARDWARE文件夹下新建一个KEY文件夹,用来存放与按键相关的代码。如图8.3.1所示: 图8.3.1 在HARDWARE下新增KEY文件夹 然后我们打开USER文件夹下的TEST.Uv2工程,按
按钮新建一个文件,然后保存在HARDWAREàKEY文件夹下面,保存为key.c。在该文件中输入如下代码: #include "key.h" #include "delay.h" //按键初始化函数 void KEY_Init(void) { RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA时钟 RCC->APB2ENR|=1<<6; //使能PORTE时钟 GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;//PA0设置成输入,默认下拉 GPIOA->CRL|=0X00000008; GPIOE->CRL&=0XFFF000FF;//PE2~4设置成输入 GPIOE->CRL|=0X00088800; GPIOE->ODR|=7<<2; //PE2~4 上拉 } //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,KEY3按下 WK_UP //注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>KEY3!! 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||KEY3==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(KEY3==1)return 4; }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==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WK_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。 保存key.c代码,然后我们按同样的方法,新建一个key.h文件,也保存在KEY文件夹下面。在key.h中输入如下代码: #ifndef __KEY_H #define __KEY_H #include "sys.h" #define KEY0 PEin(4) //PE4 #define KEY1 PEin(3) //PE3 #define KEY2 PEin(2) //PE2 #define KEY3 PAin(0) //PA0 WK_UP #define KEY_UP 4 #define KEY_LEFT 3 #define KEY_DOWN 2 #define KEY_RIGHT 1 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 PEin(4) //PE4 #define KEY1 PEin(3) //PE3 #define KEY2 PEin(2) //PE2 #define KEY3 PAin(0) //PA0 WK_UP 这里使用的是位带操作来实现读取某个IO口的1个位的。同输出一样,我们也有另外一种方法可以实现上面代码的功能,如下: #define KEY0 (1<<4) //KEY0 PE4 #define KEY1 (1<<3) //KEY1 PE3 #define KEY2 (1<<2) //KEY2 PE2 #define KEY3 (1<<0) // WK_UP PA0 #define KEY0_GET() ((GPIOE->IDR&(KEY0))?1:0)//读取按键0 #define KEY1_GET() ((GPIOE->IDR&(KEY1))?1:0)//读取按键1 #define KEY2_GET() ((GPIOE->IDR&(KEY2))?1:0)//读取按键2 #define KEY3_GET() ((GPIOA->IDR&(KEY3))?1:0)//读取按键3(WK_UP) 同输出一样,我们使用第一种方法,比较简单,看起来也清晰明了,最重要的是修改起来比较方便,后续实例,我们一般都使用第一种方法来实现输入口的读取。而第二种方法则适合在不同编译器之间移植,因为他不依靠处理器特性。具体选择哪种,大家可以根据自己的喜好来决定。 在key.h中,我们还定义了KEY_UP/KEY_DOWN /KEY_LEFT /KEY_RIGHT等4个宏定义,分别对应开发板上下左右(WK_UP/KEY1/KEY2/KEY0)按键按下时KEY_Scan返回的值。这些宏定义的方向直接和开发板的按键排列方式相同,方便大家使用。 将key.h也保存一下。接着,我们把key.c加入到HARDWARE这个组里面,这一次我们通过双击的方式来增加新的.c文件,双击HARDWARE,找到key.c,加入到HARDWARE里面,如图8.3.2所示: 图8. 3.2 将key.c加入HARDWARE组下 可以看到HARDWARE文件夹里面多了一个key.c的文件, 然后还是用老办法把key.h头文件所在的的路径加入到工程里面。回到主界面,在test.c里面编写如下代码: #include "sys.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include "led.h" #include "beep.h" #include "key.h" int main(void) { u8 t; Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 delay_init(72); //延时初始化 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 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) { t=KEY_Scan(0); //得到键值 if(t) { switch(t) { case KEY_UP: //控制蜂鸣器 BEEP=!BEEP; break; case KEY_LEFT: //控制LED0翻转 LED0=!LED0; break; case KEY_DOWN: //控制LED1翻转 LED1=!LED1; break; case KEY_RIGHT: //同时控制LED0,LED1翻转 LED0=!LED0; LED1=!LED1; break; } }else delay_ms(10); } } 注意要将KEY文件夹加入头文件包含路径,不能少,否则编译的时候会报错。这段代码就实现前面8.1节所阐述的功能,相对比较简单。 然后按
,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,我们还是先进行软件仿真,验证一下是否有错误的地方,然后才下载到战舰 STM32开发板看看实际运行的结果。 8.4 仿真与下载 我们可以先用软件仿真,看看结果对不对,根据软件仿真的结果,然后再下载到战舰 STM32板子上面看运行是否正确。 首先,我们进行软件仿真。先按
开始仿真,接着按
,显示逻辑分析窗口,点击Setup,新建5个信号PORTB.5、PORTE.5、PORTB.8、PORTA.0、PORTE.2、PORTE.3、PORTE.4,如图8.4.1所示: 图8.4.1 新建仿真信号 然后再点击PeripheralsàGeneral Purpose I/OàGPIOE,弹出GPIOE的查看窗口,如图8.4.2所示: 图8.4.2 查看GPIOE寄存器 然后在t=KEY_Scan();这里设置一个断点,按
直接执行到这里,然后在General Purpose I/O E窗口内的Pins里面勾选2、3、4位,这是虽然我们已经设置了这几个IO口为上拉输入,但是MDK不会考虑STM32自带的上拉和下拉,所以我们得自己手动设置一下,来使得其初始状态和外部硬件的状态一摸一样。如图8.4.3所示: 图8.4.3 执行到断点处 本来我们还需要设置PORTA.0的,但是GPIOA.0是高电平有效,刚好默认的就满足要求,不需要再去勾选PORTA.0了。所以这里我们可以省略一个GPIOA.0的设置。接着我们执行过这句,可以看到t的值依旧为0,也就是没有任何按键按下。接着我们再按
,再次执行到t=KEY_Scan();我们此次把Pins的PE2取消勾选,再次执行过这句,得到t的值为3,如图8.4.4所示: 图8.4.4 按键扫描结果 然后按相似的方法,分别取消勾选PE3和PE4,以及勾选PA0,然后再把它们还原,可以看到逻辑分析窗口的波形如图8.4.5所示: 图8.4.5 仿真波形 从图8.4.5可以看出,当PE2按下的时候PB5翻转,PE3按下的时候PE5翻转,PE4按下的时候PB5和PE5一起翻转,PA0按下的时候PB8翻转,使我们想要得到的结果。因此,可以确定软件仿真基本没有问题了。接下来可以把代码下载到战STM32开发板上看看运行结果是否正确。 在下载完之后,我们可以按KEY0、KEY1、KEY2和WK_UP来看看DS0和DS1以及蜂鸣器的变化,是否和我们仿真的结果一致(结果肯定是一致的)。 至此,我们的本章的学习就结束了。本章,作为STM32的入门第三个例子,介绍了STM32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。
《STM32开发指南》第八章 按键输入实验.rar
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实验3 按键输入实验.rar
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