STM32之按键输入实验

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STM32之如何通过按键控制LED灯和蜂鸣器

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用到的板子：STM32F103开发板，一共有三个按键：WK_UP、KEY0和 KEY1。
目标：编写通过这三个按键来控制LED灯和蜂鸣器，WK_UP控制蜂鸣器，按下响，在按一次停。KEY1 控制 LED1， 按一次亮， 再按一次灭；KEY0 则同时控制 LED0 和LED1，按下一次，他们的状态就翻转一次。
分析：
既然要通过按键控制，那么先打开原理图，查看三个按键WK_UP、KEY0和 KEY1对应的引脚。如下图：

于是可以得知WK_UP接GPIOA引脚，KEY0和 KEY1接GPIOE引脚。查参考手册，如下

GPIOA、GPIOE挂在RCC寄存器下的APB2上。
那么步骤的第一步就有了，需要调用RCC_APB2PeriphClockCmd（）这个函数，来初始化I/O口时钟，将GPIOA和GPIOE对应的时钟使能。第二步则是调用GPIO_Init()这个函数，来配置I/O口，包括配置pin脚，输入方式（上拉还是下拉）。到此关于按键的初始化函数就完成了。
然后题目中，对蜂鸣器、LED灯都是按一次响，在按一次灭，不用连续按，那么就需要写一个函数，即按键扫描函数，来实现这一功能。
按键输入有两种模式，一种为按下按键不松开，LED灯长亮，松开之后，在按一次按键，LED灯熄灭。另一种为按下按键不松开，LED灯一直闪烁（闪烁有可能观察不到，因为程序扫描太快，眼睛跟不上灯变化的速度），松开之后，LED灯可能熄灭，也可能被点亮。这在程序中通过设置mode ，若mode=0，则符合第一种，若mode=1，则符合第二种。
另外根据如下电路原理图，可以发现，KEY0 和 KEY1 是低电平有效的，而 WK_UP 是高电平有效。同时还发现这些按键都没有上\下拉电阻，这样容易导致电平不稳定，故还需要设置上\下拉电阻。根据此电路图WK_UP左端接低电平，故需要接下拉电阻。KEY0 和 KEY1左端接高电平，故需要接上拉电阻。那什么叫上\下拉电阻呢？（见文末）

下面便是编写程序。
1、新建一个工程文件，将所需要的各个头文件包含进去。
2、在工程文件夹中新建一个文件夹—HARDWARE（名字可任取），然后在其中新建key文件夹,当然由于这个实验用到了LED灯和BEEP蜂鸣器，故需要将以前编写的LED灯和BEEP蜂鸣器的文件夹复制过来，最终需要在主程序中用到它们的源文件。
3、打开 xxx.uvprojx 工程文件，新建 key.c 和 key.h，保存至 key 文件夹中。key.c文件目的是建立一个初始化函数（即上文提到的第一、二步）和建立一个按键扫描函数。而 key.h 文件则是 key.c 文件的头文件，声明源文件中的两个函数，并且进行一些宏定义（见程序）。
4、将key.c文件添加到HARDWARE- key 文件夹中，将key.h 文件的路径添加到 HARDWARE-BEEP 文件夹中。
5、编写key.h代码

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
#include "sys.h"

#define KEY0  GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)
//（宏定义：读取按键0的端口和引脚的电平，并用KEY0表示）
#define KEY1  GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)
//（读取按键1的端口和引脚的电平，并用KEY1表示） 
#define WK_UP   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)
//（读取按键up的端口和引脚的电平，并用WK_UP表示） 
 
#define KEY0_PRES  1  
//宏定义：用KEY0_PRES表示1，目的是增加程序可读性，在key.c程序中代表KEY0 按下 
#define KEY1_PRES  2  //KEY1 按下 （解释同上）
#define WKUP_PRES  3 //WK_UP 按下（解释同上）

void KEY_Init(void);//定义一个按键初始化配置函数
u8 KEY_Scan(u8);//定义一个按键扫描函数

#endif

6、编写key.c代码

#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"

void KEY_Init (void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义一个结构体变量
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	//使能GPIOA和GPIOE的时钟
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; //设置成上拉输入
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;//配置pin_3和pin_4引脚
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
	//配置GPIO口的初始化函数，这里是针对GPIOE的pin_3和pin_4
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;//设置成下拉输入
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//配置pin_0引脚
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
//配置GPIO口的初始化函数，这里是针对GPIOA的pin_0
}

u8 KEY_Scan(u8 mode)//定义一个按键扫描函数，数据类型为8位的无符号数，参数为mode
{
	static u8 key_up=1;//定义一个关键字static ，给key_up赋值为1
	if(mode)key_up=1; 
	if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1)) 
	{
	   delay_ms(10);//去抖动  
       key_up=0; 
       if(KEY0==0)return KEY0_PRES; 
       else if(KEY1==0)return KEY1_PRES; 
       else if(WK_UP==1)return WKUP_PRES; 
	}
	   else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;       
   return 0;// 无按键按下 
}

在主函数中 执行到这条 key=KEY_Scan(0)命令 ，也就是mode=0，那么开始执行该函数。定义一个关键字static 变量 key_up，并给其赋值为1。if(mode)key_up=1; 不执行。执行if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1)) ，假设此时按下KEY1且不松开，则执行该if后面的语句。delay_ms(10);目的是去抖动。将key_up赋值为0，然后函数返回值为1（KEY0_PRES在宏定义中表示为1），跳出函数，继续执行主函数，使得LED1灯亮。程序继续走，再一次走到key=KEY_Scan(0)，调用KEY_Scan函数，这时候由于key_up在上一次被赋值为0了，故此时if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1)) 也不执行，直接执行elseif(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==0)key_up=1;此时key_up才重新变为1，然后return 0；那么主函数中key=0,则不执行if(key)；故此时LED1灯状态不变，依然亮。这样就实现了第一种模式，即按键连续按的时候，灯/蜂鸣器的状态不改变。（其他的形式类似）

下面贴一个正点原子论坛中一位老哥的解释：
key_up只是作为一个标志，
if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||KEY3==1))这里边判断按键按下是要跟key_up相与的，也就是当你有键按下时还需要key_up为1才能让程序读取到按键值。key_up作为静态变量只会被初始化一次（也就是static u8 key_up=1只会执行一次），每一次读取到一个按键值后key_up就会被置0，让它重新变为1只有两种情况，
一：else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&KEY3==0)key_up=1;这里就并不是连续按了，只要你按键松开了，下次继续读取没问题。二：你如果是想连续按着不动又希望程序能多次读取到的话，必须通过if(mode)key_up=1; 这一句就能让key_up恢复1，这样就实现了不需要松开按键就让它恢复1，即可实现连续按键并且程序连续读取。

7、编写main.c代码

#include "LED.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "beep.h"

int main(void)
 {
 	u8 key=0;	
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	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)
	{
 		key=KEY_Scan(0);	
		//调用KEY_Scan这个函数，mode=0，将函数的返回值赋值给 key。也就是得到按键的值
	   	if(key)
		{						   
			switch(key)
			{				 
				case WKUP_PRES:	//控制蜂鸣器
					BEEP=!BEEP;//状态翻转
					break; 
				case KEY1_PRES:	//控制LED1翻转	 
					LED1=!LED1;
					break;
				case KEY0_PRES:	//同时控制LED0,LED1翻转 
					LED0=!LED0;
					LED1=!LED1;
					break;
			}
		}else delay_ms(10); 
	}	 
}

8、编译、运行

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知识补充：

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什么叫上\下拉电阻呢？
上拉是将不确定信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时限流作用；
下拉是将不确定信号通过一个电阻钳位在低电平。
上面两句话是什么原理呢？以上拉电阻为例，下面引用网上搜到的答案：
一根既不与固定电位连接、也不与实际信号源连接的引线，其电平是不确定的。引线的这种状态可以叫做浮空状态。电子线路中浮空的引线可能带来危害。例如，CMOS集成电路的输入引脚浮空会导致逻辑混乱、芯片功耗增大、甚至引起芯片损坏，所以必须使引线的电平固定。
浮空的引线通过一只电阻接到高电平，可以使其被拉高到高电平状态；若接到地，则被拉低到0电平。如果连接到高低电平之间的2只串联电阻的中点，则引线电平可以随2只电阻阻值的不同而被钳制在0~高电平之间任一点上。
通过电阻将电位不确定的引线钳位到固定电平，是利用了电阻的分压原理。
理论上，不通过上拉电阻，直接将引线接电源，也可以拉到高电平，但是可能存在风险，如COMS集成电路如果出现异常状态，一些引脚对地呈现很小的电阻，该引脚的电流会很大，导致芯片发热或烧坏。通过电阻接VDD没有此隐患。

C语言中 Static 关键字用法：
Static的用途主要有两个：
一是用于修饰存储类型使之成为静态存储类型
二是用于修饰链接属性使之成为内部链接属性。
1）静态存储类型：
在函数内定义的静态局部变量，该变量存在内存的静态区，所以即使该函数运行结束，静态变量的值不会被销毁，函数下次运行时能仍用到这个值。
在函数外定义的静态变量——静态全局变量，该变量的作用域只能在定义该变量的文件中，不能被其他文件通过extern引用。
2） 内部链接属性
静态函数只能在声明它的源文件中使用。

此处再贴一个别人写的博客： https://blog.csdn.net/guotianqing/article/details/79828100