STM32复习笔记 1-矩阵键盘

      个人练习笔记，如果存在某些漏洞，望大佬们指点。
      本文是关于STM32F249的矩阵键盘使用笔记

如图可见，矩阵键盘是一种只需要8个引脚驱动16个按键的解决方法，可以简单的理解为，四个引脚作为输出四个引脚作为输入，四个输出引脚循环输出高电平，四个输入引脚分别进行输入检测，以坐标的方式来定位每个按键是否按下，那么简单概括一下，想要实现功能，需要一下几点：
1、选择合适的输入输出GPIO方式
2、在按键按下时进行消抖处理
3、四个输出引脚与四个输入引脚进行输出输入配合检测按键

下面开始逐步进行，首先选择输入输出的GPIO方式
STM32的四种输入方式
1、上拉输入（GPIO_Mode_IPU）
上拉输入就是信号进入芯片后加了一个上拉电阻，再经过施密特触发器转换成0、1信号，读取此时的引脚电平为高电平；
2、下拉输入（GPIO_Mode_IPD）
下拉输入就是信号进入 芯片后加了一个下拉电阻，再经过施密特触发器转换成0、1信号，读取此时的引脚电平为低电平；
3、模拟输入（GPIO_Mode_AIN）
信号进入后不经过上拉电阻或者下拉电阻，关闭施密特触发器，经由另一线路把电压信号传送到片上外设模块。比如传送给ADC模块，由ADC采集电压信号。
4、浮空输入(GPIO_Mode_IN_FLOATING)
信号进入芯片内部后，既没有接上拉电阻也没有接下拉电阻，经由触发器输入
配置成这个模式后，用电压变量引脚电压为1点几伏，这是个不确定值。由于其输入阻抗比较大，一般把这种模式用于标准的通讯协议，比如IIC、USART的等。
STM32的四种输出方式
1、普通推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）:
使用场合：一般用在0V和3.3V的场合。线路经过两个P_MOS 和N_MOS 管，负责上拉和下拉电流。
使用方法：直接使用
输出电平：推挽输出的低电平是0V，高电平是3.3V。
2、普通开漏输出（GPIO_Mode_Out_OD）：
使用场合：一般用在电平不匹配的场合，如需要输出5V的高电平。
使用方法：就需要再外部接一个上拉电阻，电源为5V，把GPIO设置为开漏模式， 当输出高组态时，由上拉电阻和电源向外输出5V的电压。
输出电平：在开漏输出模式时，如果输出为0，低电平，则使N_MOS 导通，使输 出接地。若控制输出为1（无法直接输出高电平），则既不输出高电平 也不输出低电平，为高组态。为正常使用，必须在外部接一个上拉电 阻。
特性： 它具“线与”特性，即很多个开漏模式 引脚连接到一起时，只有当所有 引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部 上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当 于短路接地，使得整条线路都为低电平，0 伏。
3、复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）:用作串口的输出。
4、复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD）：用在IIC，所有的开漏输出都需要接上拉电阻。

综上所述，本文使用了下拉输入与推挽输出(四个输入为PF0-3,四个输出为PF12-15)

void Key_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);// 打开KEY_GPIOF的时钟
	// 选定KEY_GPIO，就是具体的引脚号
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN|KEY2_GPIO_PIN|KEY3_GPIO_PIN|KEY4_GPIO_PIN;	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;     // 配置为输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;	   //设置引脚的输出类型为推挽输出
  GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;  //设置引脚不上拉也不下拉	   
	GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);    //使用上面的结构体初始化按键
	GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_Init(KEY3_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_Init(KEY4_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	// 选定KEY_GPIO，就是具体的引脚号
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = KEY5_GPIO_PIN|KEY6_GPIO_PIN|KEY7_GPIO_PIN|KEY8_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;	     // 配置为输入
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;    //设置引脚下拉 
	GPIO_Init(KEY5_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);    //使用上面的结构体初始化按键
	GPIO_Init(KEY6_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_Init(KEY7_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	GPIO_Init(KEY8_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
}

接下来是消抖部分，此处分享一个在网上看到的效果较好的消抖函数

uint i;
if(K1==0)
 {
   delay1ms(10);  
   if(K1==0)    
  {
   for(i=0;i<100;i++)//此处消抖程序非常经典，怎么按都绝对不会产生抖动。
   {
    if(K1==0)
    i=0;
    }
    在这儿添加按键按下后要执行的功能。
    }
   }

接下来是检测部分此函数可实现，按下某个按键串口1发送对应字符串

unsigned char KeyScan(void)   //键盘扫描函数
{
    u8 KeyVal;
    GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x000f);	 //先让PF0到PF3全部输出高。
    if((GPIOF->IDR & 0xf000) == 0x0000)
    return 0xff;
    else
    {
        Delay(0x0FFFFF);      //延时去抖动
		for(i=0;i<100;i++)     
    {
        if((GPIOF->IDR & 0xf000) == 0x0000)
        return 0Xff;          //未检测到按键
	  }
    }

    GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x0001 );	//让PF3到PF0输出二进制的0001.
    switch(GPIOF->IDR & 0xf000)           //对PF12到PF15的值进行判断，以输出不同的键值。
    {
    case 0x1000:
    KeyVal = 1;
	printf("1");
    break;
    case 0x2000:
    KeyVal = 2;
	printf("2");
    break;
    case 0x4000:
    KeyVal = 3;
	printf("3");
    break;
    case 0x8000:
    KeyVal = 4;
	printf("4");
    break;
    }
    while((GPIOF->IDR & 0xf000)	> 0);     //等待按键释放
    
    GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x0002 );	//让PF3到PF0输出二进制的0010.
    switch(GPIOF->IDR & 0xf000)		         //对PF12到PF15的值进行判断，以输出不同的键值。
    {
    case 0x1000:
    KeyVal = 5;
	printf("5");
    break;
    case 0x2000:
    KeyVal = 6;
	printf("6");
    break;
    case 0x4000:
    KeyVal = 7;
	printf("7");
    break;
    case 0x8000:
    KeyVal = 8;
	printf("8");
    break;
    }
    while((GPIOF->IDR & 0xf000)	> 0);
    GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x0004);	//让PF3到PF0输出二进制的0100.
    switch(GPIOF->IDR & 0xf000)		         //对PF12到PF15的值进行判断，以输出不同的键值。
    {
    case 0x1000:
    KeyVal = 9;
	printf("9");
    break;
    case 0x2000:
    KeyVal = 10;
	printf("10");
    break;
    case 0x4000:
    KeyVal = 11;
	printf("11");
    break;
    case 0x8000:
    KeyVal = 12;
	printf("12");
    break;
    }
    while((GPIOF->IDR & 0xf000)	> 0);
    
    GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x0008);	///让PF3到PF0输出二进制的1000.
    switch(GPIOF->IDR & 0xf000)		         //对PF12到PF15的值进行判断，以输出不同的键值。
    {
    case 0x1000:
    KeyVal = 13;
	printf("13");
    break;
    case 0x2000:
    KeyVal = 14;
	printf("14");
    break;
    case 0x4000:
    KeyVal = 15;
	printf("15");
    break;
    case 0x8000:
    KeyVal = 16;
	printf("16");
    break;
    }
    while((GPIOF->IDR & 0xf000)	> 0);
    return KeyVal;
}

void Delay(__IO uint32_t nCount)	 //简单的延时函数
{
	for(; nCount != 0; nCount--);
}

在输入输出的配置上使用了固件库自带函数，进行16进制输入输出配置
例如 ：
GPIO_Write(GPIOF, (GPIOF->ODR & 0xfff0) | 0x0001 );
GPIOF->ODR ：GPIOF端口输出数据寄存器
GPIOF->IDR : GPIOF端口输入数据寄存器
16进制0xfff0对于二进制为：1111111111110000
16进制0x0001对于二进制为：0000000000000001

与或运算部分
0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1 即：两个同时为1，结果为1，否则为0
0|0=0； 0|1=1； 1|0=1； 1|1=1；即 ：参加运算的两个对象，一个为1，其值为1。
& 0xfff0 : 保证除了第0位~第3位以外的其他位，不会因下一步操作而受改变
| 0x0001 : 使得第0位变为高电平

这种操作方式不仅可以快速改变某几个引脚输入输出状态，还可以对16个引脚的状态一齐判断，较为简单方便