《嵌入式-STM32开发指南》第二部分 基础篇 - 第3章 按键（HAL库）

3.1普通方式

3.1.1 普通方式工作原理

按键 GPIO 端口有两个方案可以选择，一是采用上拉输入模式，因为按键在没按下的时候，是默认为高电平的，采且内部上拉模式正好符合这个要求。第二个方案是直接采用浮空输入模式，因为按照硬件电路图，在芯片外部接了上拉电阻，其实就没必要再配置成内部上拉输入模式了，因为在外部上拉与内部上拉效果是一样的。

图1按键电路

3.1.2 STM32Cube生成工程

关于如何使用使用STM32Cube新建工程在前文已经讲解过了，这里直说配置GPIO部分内容。本文要实现按键功能，通过按键实现LED的亮灭。我门在第一个程序的基础上进行修改即可，不必每次都新建工程。根据图1所示的电路，KEY1的引脚是PA0，我们将PA0的GPIO设置为下拉的输入模式，保留3个LED的GPIO配置。

图2

初始化基本配置后，我们重新生成工程，接下来按键编程。

3.1.3普通方式的具体代码分析

在看代码前，我们先看看按键扫描编程的流程：

1)使能按键引脚时钟，本文的引脚是PA0；
2)初始化按键，即初始化GPIO机构体，在前文已经详细讲解过了；
3)在无限循环中不断读取PA0的电平值，同时进行按键消抖；
4)判断按键被按下时，进行相应的处理。

 GPIO 初始化配置

static void MX_GPIO_Init(void){
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PA0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PB0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PG6 PG7 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);}

按键与 LED 的 GPIO 初始化函数类似，区别只是在这个函数中，要开启的 GPIO 的端口时钟不一样，并且把检测按键用的引脚 Pin 的模式设置为适合按键应用的上拉输入模式（由于接了外部上拉电阻，也可以使用浮空输入，读者可自行修改代码做实验）。若 GPIO 被设置为输入模式，不需要设置 GPIO 端口的最大输出速度。

 按键状态监测及按键消抖

uint8_t Key_Scan(void)

{           

    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL ) 

    {      

        HAL_Delay(10);      

        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL )  

        {    

            while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL);   

            return  KEY_DOWN;    

        }

        else

        {

            return KEY_UP;

        }

    }

    return KEY_UP;

}

相信延时消抖的原理大家在学习其他单片机时就已经了解了，本函数的功能就是扫描输入参数中指定的引脚，检测其电平变化，并作延时消抖处理，最终对按键消息进行确认。

  利用HAL_GPIO_ReadPin()函数读取输入数据，若从相应引脚读取的数据等于 0（KEY_DOWN），低电平，表明可能有按键按下，调用延时函数。否则返回 KEY_UP，表示按键没有被按下。
   延时之后再次利用 HAL_GPIO_ReadPin()函数读取输入数据，若依然为低电平，表明确实有按键被按下了。否则返回 KEY_UP，表示按键没有被按下。
   循环调用HAL_GPIO_ReadPin()函数一直检测按键的电平，直至按键被释放，被释放后，返回表示按键被按下的标志 KEY_DOWN。以上是按键消抖的流程，调用了一个库函数 HAL_GPIO_ReadPin()函数。输入参数为要读取的端口、引脚，返回引脚的输入电平状态，高电平为 1，低电平为 0。

Main函数如下：

/* USER CODE BEGIN Header */

/**

  ******************************************************************************

  * @file           : main.c

  * @brief          : Main program body

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

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  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause

  *

  ******************************************************************************

  */

/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'main.h'

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PTD */

typedef enum{

    KEY_UP = 0,

    KEY_DOWN = 1,

}KEYState_Type;

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PD */

#define KEY_GPIO GPIOA

#define KEY_GPIO_PIN GPIO_PIN_0

#define KEY_DOWN_LEVEL 1

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

uint8_t Key_Scan(void);

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**

  * @brief  The application entry point.

  * @retval int

  */

int main(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */

  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */

  MX_GPIO_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

        if(KEY_DOWN_LEVEL == Key_Scan())

        {

            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);

            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_6);

            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_7);

        }

    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

  /* USER CODE END 3 */

}

/**

  * @brief Key Scan

  * @retval uint8_t

  */

uint8_t Key_Scan(void)

{           

    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL ) 

    {      

        HAL_Delay(10);      

        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL )  

        {    

            while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO,GPIO_PIN_0) == KEY_DOWN_LEVEL);   

            return  KEY_DOWN;    

        }

        else

        {

            return KEY_UP;

        }

    }

    return KEY_UP;

}

/**

  * @brief System Clock Configuration

  * @retval None

  */

void SystemClock_Config(void)

{

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters

  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.

  */

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;

  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;

  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks

  */

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}

/**

  * @brief GPIO Initialization Function

  * @param None

  * @retval None

  */

static void MX_GPIO_Init(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */

  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);