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读取arm按键状态 [2019/11/29 09:47] zhangzheng 创建 |
读取arm按键状态 [2020/07/03 17:51] zgf |
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+ | ^ 版本 ^ 日期 ^ 作者 ^ 修改内容 ^ | ||
+ | | V1.0 | 2020-07-03 | gingko | 初次建立 | | ||
+ | |||
+ | ===== 实验二:GPIO输入实验——读取ARM按键状态 ===== | ||
+ | |||
+ | ==== 一、 实验目的与意义 ==== | ||
+ | |||
+ | - 了解STM32 GPIO结构。 | ||
+ | - 了解STM32 GPIO 特征。 | ||
+ | - 掌握按键判断(判键)方法。 | ||
+ | - 掌握STM32 HAL库中GPIO属性的配置方法。 | ||
+ | - 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法。 | ||
+ | ==== 二、 实验设备及平台 ==== | ||
+ | |||
+ | - iCore4 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.15.5923532fsFrHiE&id=551864196684|点击购买]]。 | ||
+ | - JLINK(或相同功能)仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]。 | ||
+ | - Micro USB线缆。 | ||
+ | - Keil MDK 开发平台。 | ||
+ | - STM32CubeMX开发平台。 | ||
+ | - 装有WIN XP(及更高版本)系统的计算机。 | ||
+ | ==== 三、 实验原理 ==== | ||
+ | |||
+ | === 1、按键简介 === | ||
+ | |||
+ | * 按键是一种机械器件,按键两端分别对应某电路的两个断点,我们可以通过按键接通和断开控制该电路的电压等参数,我们利用按键做的应用通常有控制继电器、键盘、复位等。随着应用的扩展,按键已成为电路板上不可或缺的一部分。 | ||
+ | * 按键主要有以下四种类型:(本次实验使用的是常开带复位按键)。 | ||
+ | * (1)常开带复位:初始默认状态是开路,当受力按下时按键使电路连通,受力结束后其自动返回开路状态。 | ||
+ | * (2)常开带不复位:初始默认状态是开路,每按下一次按键改变一次开闭状态。 | ||
+ | * (3)常闭带复位:初始默认状态是连通,当受力按下时按键使电路开路,受力结束后其自动返回连通状态。 | ||
+ | * (4)常闭不带复位:初始默认状态是连通,每按下一次按键改变一次开闭状态。 | ||
+ | === 2、按键消抖 === | ||
+ | |||
+ | * 使用手动按键的时候, 由于机械抖动可能造成按键的错误识别。一般手动按下按键然后释放, 按键两片金属膜接触的时间大约为50ms,按键松开到稳定的时间为5-10ms。因此,如果在首次检测到按键被按下后延时20ms 左右再次检测,即可确认是否真的有按键被按下,从而消除按键抖动造成的错误识别。本实验通过给于一定延时后再进行检测,从而有效的避免了按键抖动带来的误判。 | ||
+ | * 本实验中按键的一端与STM32 PB9相连,另外一端接地,且PB9外接一个1K电阻大小的上拉电阻,初始化时把PB9设置成输入模式,当按键弹起时,PB9由于上拉电阻的作用呈高电平(3.3V);当按键按下时,PB9直接被按键短接到GND,呈低电平,因此判断PB9的电平变化可得到按键状态。原理图如下图所示。 | ||
+ | {{ :icore4:icore4_arm_hal_2_1.png?direct |}} | ||
+ | ==== 四、 实验程序 ==== | ||
+ | |||
+ | === 1、主函数 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | int main(void) | ||
+ | { | ||
+ | static int led_work_status = 0;//三色LED灯工作状态 | ||
+ | static int key_status = KEY_UP;//按键松开状态 | ||
+ | /* 配置MCU */ | ||
+ | /* 重置所有外围设备,初始化Flash接口和Systick */ | ||
+ | HAL_Init(); | ||
+ | /* 配置系统时钟 */ | ||
+ | SystemClock_Config(); | ||
+ | /* 初始化所有已配置的外围设备 */ | ||
+ | MX_GPIO_Init(); | ||
+ | LED_RED_ON; //初始化LED状态,红灯亮 | ||
+ | /* 无限循环 */ | ||
+ | //按键按下一次切换一次LED状态 | ||
+ | while (1) | ||
+ | { | ||
+ | if(ARM_KEY_STATE == KEY_UP)key_status = KEY_UP; | ||
+ | if(key_status == KEY_UP){ | ||
+ | if(ARM_KEY_STATE == KEY_DOWN){ | ||
+ | HAL_Delay(20); //按键消抖 | ||
+ | if(ARM_KEY_STATE == KEY_DOWN){ | ||
+ | key_status = KEY_DOWN; | ||
+ | led_work_status += 1; | ||
+ | if(led_work_status > 2)led_work_status = 0; | ||
+ | //操作LED | ||
+ | switch(led_work_status){ | ||
+ | case 0: | ||
+ | LED_RED_ON; | ||
+ | LED_GREEN_OFF; | ||
+ | LED_BLUE_OFF; | ||
+ | break; | ||
+ | case 1: | ||
+ | LED_RED_OFF; | ||
+ | LED_GREEN_ON; | ||
+ | LED_BLUE_OFF; | ||
+ | break; | ||
+ | case 2: | ||
+ | LED_RED_OFF; | ||
+ | LED_GREEN_OFF; | ||
+ | LED_BLUE_ON; | ||
+ | break; | ||
+ | default: | ||
+ | break; | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | === 2、GPIO初始化 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | /*引脚对应 | ||
+ | PB2------------ARM_LED_RED (红色LED) | ||
+ | PA9------------ARM_LED_BLUE(蓝色LED) | ||
+ | PA10-----------ARM_LED_GREEN(绿色LED) | ||
+ | |||
+ | PB9------------ARM_KEY(ARM按键) | ||
+ | */ | ||
+ | /** 将引脚配置为 | ||
+ | * Analog | ||
+ | * Input | ||
+ | * Output | ||
+ | * EVENT_OUT | ||
+ | * EXTI | ||
+ | */ | ||
+ | void MX_GPIO_Init(void) | ||
+ | { | ||
+ | GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; | ||
+ | |||
+ | /* GPIO端口时钟使能 */ | ||
+ | __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE(); | ||
+ | __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); | ||
+ | __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); | ||
+ | |||
+ | /*配置 PB2引脚输出高电平 */ | ||
+ | HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET); | ||
+ | /*配置PA9、PA10引脚输出高电平 */ | ||
+ | HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET); | ||
+ | |||
+ | /*配置GPIO引脚:PB2 */ | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//引脚输出模式 | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; //上拉输出 | ||
+ | GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//最大输出速度 | ||
+ | HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); | ||
+ | |||
+ | /*配置GPIO引脚: PA9 PA10 */ | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; | ||
+ | HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); | ||
+ | |||
+ | /*配置GPIO引脚: PB9,ARM_KEY引脚 */ | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//输入模式 | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; | ||
+ | HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | === 3、GPIO写入电平函数 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState) | ||
+ | { /* 检查参数 */ | ||
+ | assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin)); | ||
+ | assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState)); | ||
+ | if(PinState != GPIO_PIN_RESET) | ||
+ | { | ||
+ | GPIOx->BSRR = GPIO_Pin; | ||
+ | } | ||
+ | else | ||
+ | { | ||
+ | GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16; | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | |||
+ | * 实验中通过调用HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)函数来实现对GPIO引脚高低电平的写入。 | ||
+ | === 4、GPIO读出电平函数 === | ||
+ | * 通过此函数读取指定的输入端口引脚的电平状态。 | ||
+ | <code c> | ||
+ | GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) | ||
+ | { | ||
+ | GPIO_PinState bitstatus; | ||
+ | /* 检查参数 */ | ||
+ | assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin)); | ||
+ | if((GPIOx->IDR & GPIO_Pin) != (uint32_t)GPIO_PIN_RESET)//判断引脚状态 | ||
+ | { | ||
+ | bitstatus = GPIO_PIN_SET; | ||
+ | } | ||
+ | else | ||
+ | { | ||
+ | bitstatus = GPIO_PIN_RESET; | ||
+ | } | ||
+ | return bitstatus;//返回引脚状态 | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | === 5、宏定义LED引脚操作和按键状态 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | #define LED_RED_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET) | ||
+ | #define LED_RED_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET) | ||
+ | |||
+ | #define LED_BLUE_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET) | ||
+ | #define LED_BLUE_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET) | ||
+ | |||
+ | #define LED_GREEN_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET) | ||
+ | #define LED_GREEN_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET) | ||
+ | |||
+ | #define ARM_KEY_STATE HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_9) | ||
+ | |||
+ | #define KEY_UP GPIO_PIN_SET | ||
+ | #define KEY_DOWN GPIO_PIN_RESET | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | * 定义好上面的宏定义之后,就可以直接通过直接操作宏定义来读取ARM_KEY状态。 | ||
+ | ==== 五、 实验步骤 ==== | ||
+ | - 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连(直接相连或者通过转接器相连); | ||
+ | - 把iCore4通过Micro USB线与计算机相连,为iCore4供电; | ||
+ | - 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程; | ||
+ | - 烧写程序到iCore4上; | ||
+ | - 也可以进入Debug 模式,单步运行或设置断点验证程序逻辑。 | ||
+ | ==== 六、 实验现象 ==== | ||
+ | * 该按键每按下一次,LED改变一次状态。 |