STM32的GPIO 输入—按键检测

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来源: 电子工程世界

硬件设计

按键机械触点断开、闭合时，由于触点的弹性作用，按键开关不会马上稳定接通或一下子断开，使用按键时会产生图1 中的带波纹信号，需要用软件消抖处理滤波，不方便输入检测。本实验板连接的按键带硬件消抖功能，见图2，它利用电容充放电的延时，消除了波纹，从而简化软件的处理，软件只需要直接检测引脚的电平即可。

图1 按键抖动说明图

图2 按键原理图

从按键的原理图可知，这些按键在没有被按下的时候，GPIO引脚的输入状态为低电平(按键所在的电路不通，引脚接地)，当按键按下时，GPIO 引脚的输入状态为高电平(按键所在的电路导通，引脚接到电源)。只要我们检测引脚的输入电平，即可判断按键是否被按下。

若您使用的实验板按键的连接方式或引脚不一样，只需根据我们的工程修改引脚即可，程序的控制原理相同。

软件设计

同LED 的工程，为了使工程更加有条理，我们把按键相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp_key.c”及“bsp_key.h”文件，这些文件也可根据您的喜好命名，这些文件不属于STM32 标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。

编程要点

使能GPIO端口时钟；
初始化GPIO目标引脚为输入模式(浮空输入)；
编写简单测试程序，检测按键的状态，实现按键控制LED 灯。

代码分析

按键引脚宏定义

同样，在编写按键驱动时，也要考虑更改硬件环境的情况。我们把按键检测引脚相关的宏定义到 “bsp_key.h”文件中，见代码清单1。

代码清单1 按键检测引脚相关的宏

以上代码根据按键的硬件连接，把检测按键输入的GPIO 端口、GPIO 引脚号以及GPIO端口时钟封装起来了。

2. 按键 GPIO 初始化函数

利用上面的宏，编写按键的初始化函数，见代码清单2。

代码清单2 按键GPIO初始化函数

同为GPIO的初始化函数，初始化的流程与“LED GPIO 初始化函数”章节中的类似，主要区别是引脚的模式。函数执行流程如下：

(1) 使用GPIO_InitTypeDef 定义GPIO 初始化结构体变量，以便下面用于存储GPIO 配置。

(2) 调用库函数RCC_APB2PeriphClockCmd 来使能按键的GPIO 端口时钟，调用时我们使用“|”操作同时配置两个按键的时钟。

(3) 向GPIO初始化结构体赋值，把引脚初始化成浮空输入模式，其中的GPIO_Pin 使用宏“KEYx_GPIO_PIN”来赋值，使函数的实现方便移植。由于引脚的默认电平受按键电路影响，所以设置成浮空输入。

(4) 使用以上初始化结构体的配置，调用GPIO_Init 函数向寄存器写入参数，完成GPIO的初始化，这里的GPIO 端口使用“KEYx_GPIO_PORT”宏来赋值，也是为了程序移植方便。

(5) 使用同样的初始化结构体，只修改控制的引脚和端口，初始化其它按键检测时使用的

GPIO引脚。

3. 检测按键的状态

初始化按键后，就可以通过检测对应引脚的电平来判断按键状态了，见代码清单3。

代码清单3 检测按键的状态

在这里我们定义了一个Key_Scan 函数用于扫描按键状态。GPIO 引脚的输入电平可通过读取IDR 寄存器对应的数据位来感知，而STM32 标准库提供了库函数GPIO_ReadInputDataBit 来获取位状态，该函数输入GPIO 端口及引脚号，函数返回该引脚的电平状态，高电平返回1，低电平返回0。Key_Scan 函数中以GPIO_ReadInputDataBit 的返回值与自定义的宏“KEY_ON”对比，若检测到按键按下，则使用while 循环持续检测按键状态，直到按键释放，按键释放后Key_Scan 函数返回一个“KEY_ON”值；若没有检测到按键按下，则函数直接返回“KEY_OFF”。若按键的硬件没有做消抖处理，需要在这个Key_Scan 函数中做软件滤波，防止波纹抖动引起误触发。

4. 主函数

接下来我们使用主函数编写按键检测流程，见代码清单4。