按鍵掃描

設計需求

通過按鍵掃描的方式實作，按下KEY_USER1（KEY1）按鍵，點亮LED_GREEN,再次按下熄滅LED_GREEN;按下KEY_USER2(KEY2)按鍵，點亮LED_YELLOW，再次按下熄滅LED_YELLOW.

基礎知識

前面LED燈是控制GPIO輸出，而按鍵則是讀取GPIO電平，從而獲知按鍵是否按下，

按鍵檢測一般有兩種：按鍵掃描（類似于輪詢）和按鍵中斷（中斷檢測），

按鍵掃描：是間隔很短時間反復查詢GPIO狀態，從而的值是否有按鍵動作，這種方式簡單，但是比較耗費資源，按鍵中斷則是通過按鍵產生中斷信號，從而實作按鍵的檢測，這種方式需要使用到中斷機制，需要對MCU有一定的了解，后面的按鍵中斷實驗將會詳細介紹
按鍵一般占用一個GPIO口，通過檢測該GPIO的電平變化得知按鍵操作，我們查看按鍵原理圖如下
通過原理圖我們可以分析出，當按鍵沒有按下的時候，3.3V的VDD通過電阻直接連在我們的GPIO口上（PG2），那么我們的MCU讀取到的PG2GPIO口的電平就是高電平，當我們的按鍵按下，左邊電路導通，那么我們的GPIO口的電平就是低電平，MCU讀取到的電平就是低電平，

我們常用的按鍵都是機械觸點式按鍵，機械式按鍵在按下或釋放程序中，由于機械彈性作用的影響，會伴隨著機械抖動，如下所示：

抖動的時長與機械開關特性相關，一般為5ms-10ms，在這個抖動程序中，會產生多次高低電平，所以為了確定電平的穩定性，我們需要截取穩定的電平斷，所以我們需要進行按鍵的消抖，按鍵消抖可以硬體上處理，即在硬體旁并聯電容，吸收抖動的電平，也可以軟體處理，即通過延時，避開抖動，

硬體設計

開發板上有4個按鍵，其中兩個是復位按鍵和喚醒按鍵，這次實驗不會介紹，后面介紹，另外兩個按鍵就是我們的上面的KEY1和KEY2.KEY1接在了MCU的PG3腳，并且并聯了一個C34電容用于硬體的消抖，還并聯了一個TVS二極管防靜電，同理，KEY2接在了PG2上，

STM32CubeIDE設計

MX設定

注意這里的紅綠兩個燈也需要配置，就像第一個實驗那樣

代碼設計

driver_led.h

#ifndef DRIVER_LED_H_
#define DRIVER_LED_H_

#include "main.h"
#include "stm32mp1xx_hal.h"

#define  LED_GREEN_ON()      HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define  LED_GREEN_OFF()	 HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_SET)

#define  LED_YELLOW_ON()     HAL_GPIO_WritePin(LED_YELLOW_GPIO_Port, LED_YELLOW_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define  LED_YELLOW_OFF()    HAL_GPIO_WritePin(LED_YELLOW_GPIO_Port, LED_YELLOW_Pin, GPIO_PIN_SET)

extern void DemoLedInit(void);
extern void LedBlinking(void);
#endif /* DRIVER_LED_H_ */

driver_key.h

#ifndef DRIVER_KEY_H_
#define DRIVER_KEY_H_
#include "driver_led.h"
#include "main.h"
#include "stm32mp1xx_hal.h"
#define PUSH_DOWN  GPIO_PIN_RESET
#define PUSH_UP    GPIO_PIN_SET

#define KEY1_READ   HAL_GPIO_ReadPin(KEY_USER1_GPIO_Port,KEY_USER1_Pin)
#define KEY2_READ	HAL_GPIO_ReadPin(KEY_USER2_GPIO_Port,KEY_USER2_Pin)

extern void Scan_key1(void);
extern void Scan_key2(void);
#endif /* DRIVER_KEY_H_ */

driver_key.c

#include "driver_key.h"
#include <stdbool.h>
static bool key1_flag=false;
static bool key2_flag=false;
void Scan_key1(void){
	if(KEY1_READ==PUSH_DOWN){//如果按鍵按下
		HAL_Delay(5);//延遲5秒,消抖
		if(KEY1_READ==PUSH_DOWN){
			key1_flag=!key1_flag;
			if(key1_flag){
				LED_GREEN_ON();//改變綠燈的狀態
			}else{
				LED_GREEN_OFF();
			}
		}
	}
}

void Scan_key2(void){
	if(KEY2_READ==PUSH_DOWN){
		HAL_Delay(5);
		if(KEY2_READ==PUSH_DOWN){
			key2_flag=!key2_flag;
			if(key2_flag){
				LED_YELLOW_ON();
			}else{
				LED_YELLOW_OFF();
			}
		}
	}
}

main.c

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	static uint32_t sys_freq=0;

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
  {
    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();
  }

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  sys_freq=HAL_RCC_GetSystemCoreClockFreq();
  if(!sys_freq){
	  return -1;
  }

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	  Scan_key1();
	  Scan_key2();

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

實驗結果

按下和松開KEY2，黃燈進行熄滅，同理KEY1

按鍵中斷

設計需求

通過按鍵中斷的方式實作，按下KEY2，點亮黃燈，再次按下，熄滅黃燈，同理按下KEY1，控制綠燈

基礎知識

• 中斷的基本概念
  正常情況下，微處理器根據代碼內容，按順序執行指令，執行程序中，如果遇到其他緊急的事件需要處理，則先暫定當前任務，執行緊急事件，待緊急事件處理完后，再恢復到剛才暫定的地方繼續執行，這個緊急事件就叫做中斷，中斷的執行流程如下圖
  

• 中斷的分類
  CPU在執行指令時，檢測到非法指令，比如除0，地址越界訪問等，會產生中斷，這種中斷屬于內部中斷，也叫系統例外，由CPU外部設備引起的外部事件，比如GPIO中斷，USART中斷等，這屬于外部中斷，
  ARM CM4內核可以支持256個中斷（2^8=256，說明是用一個8至少8位的暫存器來表示中斷）16個內部中斷和240個外部中斷，**對于stm32mp157的M4，沒有用到CM4內核的所有資源，只是用到了一部分，只有10個內部中斷和150個外部中斷，總計160個中斷，**如下圖
  

• 中斷優先級
  M4擁有這么多中斷，當這些中斷同時發生時，CPU應該怎么來處理呢？因此就有了中斷優先級的概念，中斷優先級數越小，優先級越高，
  搶占優先級：M4支持嵌套中斷，所以當CPU在進行一個中斷的時候，如果來了一個優先級更高的中斷，CPU就立馬取執行優先級更高的中斷
  回應優先級：回應優先級就是當優先級相同的中斷同時發生，誰的回應優先級更高，就先執行誰，另一個則等待上一個執行完了在被執行，

• 中斷優先級的分組
  這是需要我們根據實際情況進行設計的

• GPIO的中斷
  STM32MP157有PA-PI、PZ共10組GPIO，每組GPIO又有0~15共16個GPIO口，數字編號相同的GPIO（PA0，PB0.PC0…）共享一個中斷源，如下圖
  

硬體設計

就是按鍵的原理圖，同上面的掃描實驗

STM32CubeIDE設計

MX設定

代碼設計

GPIO_init.c

static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();//時鐘使能
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET);//初始化綠燈

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED_YELLOW_GPIO_Port, LED_YELLOW_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pins : KEY_USER3_Pin KEY_USER2_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = KEY_USER3_Pin|KEY_USER2_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;//上升沿觸發中斷
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : LED_GREEN_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED_GREEN_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(LED_GREEN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : LED_YELLOW_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED_YELLOW_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(LED_YELLOW_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /* EXTI interrupt init*/
  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);

}

頭檔案

/*
 * driver_key_int.h
 *
 *  Created on: Jan 1, 2022
 *      Author: lenovo
 */

#ifndef DRIVER_KEY_INT_H_
#define DRIVER_KEY_INT_H_

#include "main.h"
#include "stm32mp1xx_hal.h"

#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 LED_YELLOW_ON()     HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
#define LED_YELLOW_OFF()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin);
#endif /* DRIVER_KEY_INT_H_ */

.c檔案

/*
 * driver_key_int.c
 *
 *  Created on: Jan 1, 2022
 *      Author: lenovo
 */

#include "driver_key_int.h"
#include <stdbool.h>
static bool key1_flag=false;
static bool key2_flag=false;

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin){
	switch(GPIO_Pin){
	case KEY_USER1_Pin:
	{
		key1_flag=!key1_flag;
		if(key1_flag){
			LED_GREEN_ON();
		}else{
			LED_GREEN_OFF();
		}
		break;
	}

	case KEY_USER2_Pin:
	{
		key2_flag=!key2_flag;
		if(key2_flag){
			LED_YELLOW_ON();
		}else{
			LED_YELLOW_OFF();
		}
		break;
	}
	break;
	}
}

總結

加油