【打卡帖】7日玩转ESP32——(第2日) GPIO输入，按键的长按和短按

- 日理万妓 2023-10-07 17:57 20阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、硬件准备
 *  二、知识要点
 *  三、参考例程
 *  四、今日作业
 *  五、参考答案
 *   *  5.1 知识点
     *  5.2 中断方式
     *  5.3 定时扫描
 *  六、打卡~

## 一、硬件准备 ##

开发板上面有一个Boot Button按键。

从原理图可以看出，按键按下时，GPIO9是低电平。按键弹起时，GPIO是高电平。

今日课程就是通过这个按键，实现本实训课程的内容。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## 二、知识要点 ##

ESP32的官方已经将GPIO的使用封装成库[GPIO & RTC GPIO][GPIO _ RTC GPIO]，并提供API供用户使用。更加方便好上手。

配置GPIO 模式、上拉下拉和中断类型  
Configure GPIO’s Mode,pull-up,PullDown,IntrType

esp_err_t gpio_config(const gpio_config_t *pGPIOConfig)

--------------------

GPIO设置中断触发类型  
GPIO set interrupt trigger type.

esp_err_t gpio_set_intr_type(gpio_num_t gpio_num, gpio_int_type_t intr_type)

--------------------

使能GPIO中断  
Enable GPIO module interrupt signal.

esp_err_t gpio_intr_enable(gpio_num_t gpio_num)

--------------------

GPIO输出高低电平  
GPIO set output level.

esp_err_t gpio_set_level(gpio_num_t gpio_num, uint32_t level)

--------------------

GPIO读取高低电平  
GPIO get input level.

int gpio_get_level(gpio_num_t gpio_num)

--------------------

## 三、参考例程 ##

ESP-IDF 中有一个GPIO例程，实现的是GPIO输入输出控制。可以参考。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

## 四、今日作业 ##

*  基于ESP32-C3-DevKitM开发板
 *  按键短按，计数值自增并输出打印
 *  按键长按，计数值清零并输出打印

## 五、参考答案 ##

### 5.1 知识点 ###

这边用到一个FreeRTOS的知识点，`xTaskGetTickCount()`函数，用于获取系统当前运行的时钟节拍数。

至于一个时钟节拍数是1ms，2ms，还是10ms，取决于`configTICK_RATE_HZ`，即`CONFIG_FREERTOS_HZ`。

`CONFIG_FREERTOS_HZ`在sdkconfig中定义，默认是100Hz。

则一个时钟节拍数是10ms。可以将其修改为1000Hz，则一个时钟节拍数是1ms，计时更加精确。

不过这样也会增加系统的开销，造成不必要的浪费。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

### 5.2 中断方式 ###

*  设置按键上升沿或者下降沿中断
 *  进入中断后
    
     *  如果是低电平，则直接抛出“按键短按”，并记下当前的tick
     *  如果是高电平，则判断当前的tick和之前的tick的差值是否大于阈值
        
         *  如果是，则抛出“按键长按”
 *  该方式的好处：中断比较省CPU
 *  该方式的劣处：只能在按键放开的时候，才能抛出“按键长按”，用户体验不是很好
 *  至于为啥还要再开一个线程，因为中断中不允许做日志打印等比较耗时的操作。我们实际应用中把日志去掉的话，完全在中断中直接做判断

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include "freertos/FreeRTOS.h"
    #include "freertos/task.h"
    #include "freertos/queue.h"
    #include "driver/gpio.h"
    
    #define GPIO_INPUT_IO_0     9
    #define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)
    #define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0
    
    static xQueueHandle gpio_evt_queue = NULL;
    
    static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg)
    {
        
        uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;
        xQueueSendFromISR(gpio_evt_queue, &gpio_num, NULL);
    }
    
    static void gpio_task_example(void* arg)
    {
        
        uint32_t io_num;
        static uint32_t tickCount;
        for(;;) {
        
            if(xQueueReceive(gpio_evt_queue, &io_num, portMAX_DELAY)) {
        
                // printf("GPIO[%d] intr, val: %d\n", io_num, gpio_get_level(io_num));
                if(gpio_get_level(io_num)==0){
        
                    printf("按键短按\n");
                }else if(gpio_get_level(io_num)==1){
        
                    // printf("tickCount=%d, xTaskGetTickCount=%d\n", tickCount, xTaskGetTickCount());
                    if(xTaskGetTickCount()>tickCount+200){
        
                        printf("按键长按\n");
                    }
                }      
                tickCount = xTaskGetTickCount();      
            }
        }
    }
    
    void app_main(void)
    {
        
        gpio_config_t io_conf;
        io_conf.intr_type = GPIO_INTR_POSEDGE;
        io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;
        io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
        io_conf.pull_up_en = 1;
        gpio_config(&io_conf);
        gpio_set_intr_type(GPIO_INPUT_IO_0, GPIO_INTR_ANYEDGE);
    
        gpio_evt_queue = xQueueCreate(10, sizeof(uint32_t));
        xTaskCreate(gpio_task_example, "gpio_task_example", 2048, NULL, 10, NULL);
    
        gpio_install_isr_service(ESP_INTR_FLAG_DEFAULT);
        gpio_isr_handler_add(GPIO_INPUT_IO_0, gpio_isr_handler, (void*) GPIO_INPUT_IO_0);
    
        // printf("Minimum free heap size: %d bytes\n", esp_get_minimum_free_heap_size());
        while(1) {
        
            vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
        }
    }

### 5.3 定时扫描 ###

*  开一个线程或者定时器，不断的扫描GPIO的输入状态
 *  该方式的好处：用户体验较好
 *  该方式的劣处：比较浪费CPU资源

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include "freertos/FreeRTOS.h"
    #include "freertos/task.h"
    #include "freertos/queue.h"
    #include "driver/gpio.h"
    
    #define GPIO_INPUT_IO_0     9
    #define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)
    #define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0
    
    void read_button()
    {
        
        if(gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0)==0){
        
            uint32_t tick1 = xTaskGetTickCount();
            uint32_t tick2 = xTaskGetTickCount();
            while(gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0)==0){
        
                vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
                if(xTaskGetTickCount()>tick1+300){
        
                    tick1 = xTaskGetTickCount();
                    printf("按键长按\n");
                    // break;
                }
            }
            if(xTaskGetTickCount()>tick2 && xTaskGetTickCount()<tick2+300)
                printf("按键短按\n");
        }
    }
    
    static void gpio_task_example(void* arg)
    {
        
        while(1) {
        
            // printf("button: %d\n", gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0));
            vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
            read_button();
        }
    }
    
    void app_main(void)
    {
        
        gpio_config_t io_conf;
        io_conf.intr_type = GPIO_INTR_POSEDGE;
        io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;
        io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
        io_conf.pull_up_en = 1;
        gpio_config(&io_conf);
    
        xTaskCreate(gpio_task_example, "gpio_task_example", 2048, NULL, 10, NULL);
    
        while(1) {
        
            vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
        }
    }

## 六、打卡~ ##

作业完成后，别忘了跟帖打卡（附上源码和图片）~

完成打卡的每人可有新程序员杂志。并且根据**完成质量**和**打卡时间**，评选出一二三和特等奖，并送出精美礼品~

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[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/b10c2c911d8c453dab865c5d772f66d3.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE,size_19,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[GPIO _ RTC GPIO]: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32c3/api-reference/peripherals/gpio.html
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/9970455dd21c4060abe62aef8cdffb5d.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/86adcd5f97f34e0d962a8cf484856b31.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/3dfad4e8e5ee4b6fb143a8d058b234fc.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16