【STM32】HAL库开发之定时器作按键检测

叁歲伎倆 2023-02-28 04:14 21阅读 0赞

**目录**

一、按键检测

二、定时器消抖原理

三、STM32CubeMX软件配置

四、程序设计

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# 一、按键检测 #

本次是在前文《[【STM32】HAL库开发之通用定时器中断][STM32_HAL]》的基础上进一步开发

首先贴上板子上面的按键电路原理图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

以KEY0为例，在按键没有按下的时候，GPIO的电平为高电平；当KEY0按下，此时GPIO直接与GND相连，电平变为低电平；当KEY0再次松开，GPIO的电平再次为高电平。

在按键按下或松开过程中，电平状态会出现抖动状态。在很多的例程中，都是使用延时函数来进行按键消抖。但是由于使用延时函数，占用cpu资源，会导致部分程序在延时的过程中发生暂停的情况，所以本次将使用定时器来进行按键消抖。

本次基于STM32L4VET6开发板，使用HAL库进行开发。

# 二、定时器消抖原理 #

以上述按键原理图为例，在本次实验中，一共有四个独立按键，我使用定时器每隔1ms读取一次按键的状态，然后进行判断。

> 如果连续8次按键都是按下状态，则判断按键确实按下了；
> 
> 如果连续8次按键都是松开状态，则判断按键确实松开了；
> 
> 如果连续8次内，既存在按下状态，也存在松开状态，则判断按键发生抖动，不进行处理。

原理很简单，实现起来也不难。

# 三、STM32CubeMX软件配置 #

本次是在前文《[【STM32】HAL库开发之通用定时器中断][STM32_HAL]》的基础上进一步开发。

在定时器的配置基础上，仅需增加按键的GPIO配置

将与几个按键相连的GPIO设置为输入模式

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

设置完成如下图所示

![2020071920583980.png][]

接下来将进行程序设计

# 四、程序设计 #

按键检测有关的函数将在 **gpio.c** 文件中添加

首先在 **gpio.h**中添加几个宏定义，用于读取按键的电平状态以及操作LED

// 操作LED电平状态
    #define LEDR_ON   HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin, GPIO_PIN_RESET)
    #define LEDR_OFF  HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin, GPIO_PIN_SET)
    #define LEDG_ON   HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET)
    #define LEDG_OFF  HAL_GPIO_WritePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET)
    #define LEDB_ON   HAL_GPIO_WritePin(LED_B_GPIO_Port, LED_B_Pin, GPIO_PIN_RESET)
    #define LEDB_OFF  HAL_GPIO_WritePin(LED_B_GPIO_Port, LED_B_Pin, GPIO_PIN_SET)
    #define LEDR_FLIP HAL_GPIO_TogglePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin)
    #define LEDG_FLIP HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin)
    #define LEDB_FLIP HAL_GPIO_TogglePin(LED_B_GPIO_Port, LED_B_Pin)
    
    // 获取按键的GPIO电平状态
    #define KEY0_STATE  HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin)
    #define KEY1_STATE  HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin)
    #define KEY2_STATE  HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin)
    #define WK_UP_STATE HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port, WK_UP_Pin)
    
    // 定义按键按下的标志位
    #define NO_KEY_PRES	0
    #define KEY0_PRES	1
    #define KEY1_PRES 	2
    #define KEY2_PRES 	3
    #define WK_UP_PRES 	4

然后在 **gpio.c **中的用户代码段添加

/* USER CODE BEGIN 1 */
    static uint8_t KeySta[] = {1, 1, 1, 1};
    /* USER CODE END 1 */

/* USER CODE BEGIN 2 */
    
    /**
    	* @Function	: Key_Scan
    	* @Brief		: 按键状态扫描函数
    	* @Input		: void
    	* @Return		: void
    	* @Others		: 放在定时器中断回调函数中调用
    	*/
    void Key_Scan(void)
    {
    	uint8_t i;
    	static uint8_t KeyBuff[] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
    	
    	// 读取按键值，存入数组
    	KeyBuff[0] = (KeyBuff[0] << 1 | (KEY0_STATE & 0x01));
    	KeyBuff[1] = (KeyBuff[1] << 1 | (KEY1_STATE & 0x01));
    	KeyBuff[2] = (KeyBuff[2] << 1 | (KEY2_STATE & 0x01));
    	KeyBuff[3] = (KeyBuff[3] << 1 | (!WK_UP_STATE & 0x01));
    	
    	for(i = 0; i < 4; i ++)
    	{
    		// 连续扫描8次都是1,8ms内都是弹起状态，按键已松开
    		if(KeyBuff[i] == 0xff)
    		{
    			KeySta[i] = 1;
    		}
    		// 连续扫描8次都是0,8ms内都是按下状态，按键已按下
    		else if(KeyBuff[i] == 0x00)
    		{
    			KeySta[i] = 0;
    		}
    		else
    		{}
    	}
    }
    
    /**
    	* @Function	: KeyPress
    	* @Brief		: 按键检测函数
    	* @Input		: void
    	* @Return		: uint8_t Key_Value
    	* @Others		: 放在while(1)中调用
    	*/
    uint8_t KeyPress(void)
    {
    	static uint8_t KeyBackup[] = {1, 1, 1, 1};
    	uint8_t i, Key_Value = 0;
    	
    	for(i = 0; i < 4; i ++)
    	{
    		// 检测到按键状态发生变化
    		if(KeySta[i] != KeyBackup[i])
    		{
    			// 按键按下时操作
    			if(KeySta[i] == 0)
    //				Key_Value = KeyDrive(i);
    				Key_Value = i + 1;
    			KeyBackup[i] = KeySta[i];
    		}
    	}
    	
    	return Key_Value;
    }
    
    /**
    	* @Function	: KeyDrive
    	* @Brief		: 读取按键键值函数
    	* @Input		: uint8_t KeyValue
    	* @Return		: uint8_t Key_Temp
    	* @Others		: 
    	*/
    uint8_t KeyDrive(uint8_t KeyValue)
    {
    	uint8_t Key_Temp = 0;
    	
    	switch(KeyValue)
    	{
    		case 0: Key_Temp = KEY0_PRES; break;
    		case 1: Key_Temp = KEY1_PRES; break;			// KEY1 开启录音
    		case 2: Key_Temp = KEY2_PRES; break;			// KEY2 停止录音
    		case 3: Key_Temp = WK_UP_PRES; break;
    		default: Key_Temp = NO_KEY_PRES; break;
    	}
    	
    	return Key_Temp;
    }
    
    /**
    	* @Function	: KeyActivity
    	* @Brief		: 按键活动函数
    	* @Input		: void
    	* @Return		: void
    	* @Others		: 根据不同的按键，执行相应操作
    	*/
    void KeyActivity(void)
    {
    	uint8_t key;
    	
    	key = KeyPress();
    	
    	switch(key)
    	{
    		case KEY0_PRES: LEDR_FLIP; break;		// KEY0按下，翻转LEDR电平
    		case KEY1_PRES: LEDG_FLIP; break;		// KEY1按下，翻转LEDG电平
    		case KEY2_PRES: LEDB_FLIP; break;		// KEY2按下，翻转LEDB电平
    		case WK_UP_PRES: LEDR_OFF; LEDG_OFF; LEDB_OFF; break;	// 关闭所有LED
    		default : break;
    	}
    }
    
    /* USER CODE END 2 */

在 **tim.c **中编写定时器中断回调函数，并且在回调函数中调用按键扫描函数 **Key\_Scan();**

**注：默认的tim.c并没有包含gpio.h，请添加上，否则程序会报错**

/* USER CODE BEGIN 1 */
    // 定时器更新中断回调函数
    void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
    {
    
    	// 判断是定时器3发生的中断
    	if(htim->Instance == TIM3)
    	{
    		// 定时器3每中断一次执行一次按键扫描
    		Key_Scan();
    	}
    }
    
    /* USER CODE END 1 */

在 **main.c** 中，调用按键活动函数 **KeyActivity();**

while (1)
      {
        /* USER CODE END WHILE */
    
        /* USER CODE BEGIN 3 */
    		KeyActivity();
      }
      /* USER CODE END 3 */

至此，按键检测的全部程序编写完成，可以烧录至开发板进行验证。

所实现的功能为：

> 初始状态为LED\_R、LED\_G、LED\_B全部熄灭状态；
> 
> 按下KEY0，LED\_R点亮，再次按下LED\_R熄灭；
> 
> 按下KEY1，LED\_G点亮，再次按下LED\_G熄灭；
> 
> 按下KEY2，LED\_B点亮，再次按下LED\_B熄灭；
> 
> 按下WK-UP，所有LED全部熄灭。

[STM32_HAL]: https://blog.csdn.net/Xiaomo_haa/article/details/107448812
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230209/4d250555a2d240328157ffc817e84d54.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1hpYW9tb19oYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230209/b3ce0c9fb8e446bdb99f4b731bbef34d.png
[2020071920583980.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020071920583980.png