嵌入式技術(shù)及應(yīng)用（STM32CubeMX版）課件 任務(wù)5 顯示按鍵的狀態(tài)

任務(wù)5顯示按鍵的狀態(tài)任務(wù)要求STM32的PC13、PD13引腳上接有2只按鍵電路，PC13腳接按鍵K1，PD13腳接按鍵K2，PE0～PE7引腳上接有8只發(fā)光二極管控制電路，發(fā)光二極管采有低電平有效控制，要求用STM32CubeMX生成初始化程序，然后在Keil中編程實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）上電后，所有發(fā)光二極管熄滅。（2）用接在PE0、PE1引腳上的發(fā)光二極管LED1和LED2顯示K1、K2的狀態(tài)，K1按下時LED1點(diǎn)亮，否則LED1熄滅，K2按下時LED2點(diǎn)亮，否則LED2熄滅。知識儲備

1．GPIO口輸入特性GPIO口一位引腳的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。圖中上面部分是數(shù)據(jù)輸入。數(shù)據(jù)輸入有3種：

一是模擬輸入，

二是復(fù)用功能輸入，

三是來自輸入數(shù)據(jù)寄存器的輸入。這三種輸入均來自于輸入驅(qū)動器，但只有來自輸入數(shù)據(jù)寄存器的輸入才是GPIO輸入。GPIO口一位引腳的結(jié)構(gòu)圖1．GPIO口輸入特性

在輸入驅(qū)動器中，輸入端有2個電阻分別通過2個電子開關(guān)接電源和接地，GPIO輸入可以配置成上拉、下拉或浮空（既無上拉電阻也無下拉電阻）三種輸入。輸入驅(qū)動器有一個肖特基觸發(fā)器，用來對信號進(jìn)行整形，使觸發(fā)器輸出數(shù)字信號0或1。GPIO口一位引腳的結(jié)構(gòu)圖1．GPIO口輸入特性

輸入數(shù)據(jù)寄存器所輸入信號為數(shù)字信號0或1，當(dāng)I/O引腳上的信號發(fā)生變化時，內(nèi)部電路會把經(jīng)肖特基觸發(fā)器整形后的數(shù)字信號存入輸入數(shù)據(jù)寄存器，用戶可以通過讀取輸入數(shù)據(jù)寄存器的值來獲取GPIO口的狀態(tài)。模擬量輸入是未經(jīng)觸發(fā)器整形的模擬信號，它直接來自于I/O引腳，其他輸入都是經(jīng)整形后的數(shù)字信號。GPIO口一位引腳的結(jié)構(gòu)圖2．GPIO口的輸入函數(shù)函數(shù)的用法HAL_GPIO_ReadPin()原型GPIO_PinStateHAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin);功能讀取輸入引腳的電平的狀態(tài)。參數(shù)1GPIOx：引腳所在的端口，取值為GPIOA～GPIOH。參數(shù)2GPIO_Pin：引腳編號。取值為GPIO_PIN_0～GPIO_PIN_15。GPIO_PIN_i代表的是第i位為1其他位為0的二進(jìn)制數(shù)，可以用1<<i表示。返回值指定引腳的電平狀態(tài)，其值為枚舉值GPIO_PIN_RESET（0）或者GPIO_PIN_SET（1）?！九e例】設(shè)PC13引腳的輸入腳，讀取PC13引腳的狀態(tài)將保存至key變量中的程序如下：key=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_13);3．GPIO口的并行輸入

GPIO口的并行輸入的方法是，直接讀取輸入數(shù)據(jù)寄存器IDR的值。在HAL庫中，Px口（x為A～G，下同）的輸入數(shù)據(jù)寄存器IDR表示為GPIOx->IDR，IDR寄存器是32位寄存器，但其高16位無效，低16位用來保存Px口的16個引腳的輸入狀態(tài)，IDR寄存器的第i位對應(yīng)Px口的第i個引腳。例如，讀PA0～PA7引腳的狀態(tài)至無符號字符型變量m中的程序段如下：uint8_tm;//定義無符號字符型變量m，用于保存所讀得的8位引腳的狀態(tài)m=GPIOA->IDR;//讀IDR寄存器的值，并將其低8位賦給m程序中，GPIOA->IDR是一個16位的數(shù)，而m是一個8位的變量，所以，程序執(zhí)行后，m中的數(shù)為PA0～PA7引腳的狀態(tài)。再如，將PC8～PC15引腳的狀態(tài)讀至無符號字符型變量m中的程序段如下：uint8_tm;//定義無符號字符型變量m，用于保存所讀得的8位引腳的狀態(tài)m=GPIOC->IDR>>8;//讀IDR寄存器的值，并將其高8位賦給m4．按鍵電路

用PC13腳控制一只按鍵的電路如圖所示。圖中，K1為按鍵，R1為上拉電阻，它與K1一起將按鍵按下與釋放的機(jī)械動作轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識別的高低電平。K1按下，A點(diǎn)接地，PC13引腳輸入為低電平；K1釋放，A點(diǎn)經(jīng)R1接VCC，為高電平，PC13引腳輸入為高電平。如果去掉R1，則在K1釋放時，A點(diǎn)的電平狀態(tài)是不確定的。按鍵的電路4．按鍵電路

C1為去抖動濾波電容。在一次按鍵操作中，由于按鍵的機(jī)械特性的原因，鍵按下或釋放都有一個彈跳的抖動過程，抖動波形圖如下圖所示。抖動時間的長短與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～15ms。按鍵抖動必須消除，否則會引起按鍵識別錯誤。按鍵的兩端并上一個小電容，利用電容的濾波特性可以濾除抖動的干擾波。按鍵的電路抖動波形圖實(shí)現(xiàn)方法與步驟任務(wù)5的硬件電路：

1．搭建電路2．生成GPIO口的初始化代碼步驟任務(wù)5中所使用的STM32硬件資源多了PC13和PD13兩個輸入腳，可以適當(dāng)?shù)匦薷娜蝿?wù)4的STM32CubeMX工程來建立任務(wù)5的STM32CubeMX工程。任務(wù)5中生成GPIO口初始化程序的實(shí)現(xiàn)方法如下：（1）打開“D:\ex”文件夾，然后復(fù)制Task4文件夾及其子文件夾的內(nèi)容，再將復(fù)制后的文件夾（Task4-副本）改名為Task5。（2）打開“D:\ex\Task5”文件夾，刪除文件夾中除Task4.ioc文件以外的所有文件及文件夾，然后將Task4.ioc文件改名為Task5.ioc。（3）雙擊Task5.ioc文件圖標(biāo)，打開任務(wù)5的STM32CubeMX工程文件。

2．生成GPIO口的初始化代碼（4）在STM32CubeMX工程中配置PC13、PD13引腳。步驟如下：第1步：在引腳視圖中點(diǎn)擊PC13引腳，然后在彈出的菜單中點(diǎn)擊“GPIO_Input”菜單項(xiàng)，將PC13設(shè)置成輸入腳，如圖所示。第2步：重復(fù)第1步將PD13腳也設(shè)置成輸入腳。

設(shè)置PC13引腳2．生成GPIO口的初始化代碼第3步：在工程窗口中點(diǎn)擊左邊窗口中的“SystemCore”→“GPIO”列表項(xiàng)，使工程窗口的中間出現(xiàn)“GPIOModeandConfiguration”窗口，如右圖所示。第4步：在右圖所示的配置GPIO口窗口中單擊GPIO配置列表框中的PC13列表項(xiàng)，列表框的下面就會出現(xiàn)“PC13-TAMPER-RTCConfiguration”配置框架。配置GPIO口2．生成GPIO口的初始化代碼第5步：在配置框架的“GPIOmode”下拉列表框中選擇“inputmode”模式，在“GPIOPull-up/Pull-down”下拉列表框中選擇“Pull-up”列表項(xiàng)，再在“UserLabel”文本框中輸入用戶標(biāo)簽K1。第6步：重復(fù)第5步，將PD13設(shè)置為上拉輸入模式，用戶標(biāo)簽為K2。（5）保存工程，然后生成Keil工程代碼。配置GPIO口3．編寫顯示按鍵狀態(tài)程序任務(wù)5中顯示按鍵狀態(tài)的程序,其代碼詳見鏈接。按照程序編寫規(guī)范將上述程序代碼填寫至main.c文件的對應(yīng)位置處，即得到顯示按鍵狀態(tài)的程序，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：（1）打開Keil工程，打開main.c文件。（2）在main.c文件的“USERCODEBEGINWHILE”與“USERCODEENDWHILE”間（while代碼區(qū)中）添加第6行～第21行的代碼。（3）點(diǎn)擊圖標(biāo)工具欄上的保存文件圖標(biāo)按鈕“”，保存main.c文件。4．調(diào)試與下載程序任務(wù)5中我們用仿真器下載程序，其方法如下：第1步：按照前面介紹的方法配置好調(diào)試器，并編譯連接程序，并對程序調(diào)試排錯，直至程序正確為止。第2步：連接仿真器并給開發(fā)板上電。第3步：將開發(fā)板上的程序運(yùn)行模式開關(guān)拔至“接地”位置，也就是讓STM32從FLASH存儲器中啟動程序。4．調(diào)試與下載程序第4步：在Keil窗口中點(diǎn)擊圖標(biāo)工具欄上的下載程序圖標(biāo)按鈕“”，如右圖所示，Keil就通過仿真器將連接后所生成的程序文件下載到STM32中。第5步：按開發(fā)板上的復(fù)位鍵，STM32開始執(zhí)行所下載的程序。此時我們可以看到，按下K1鍵，LED1就點(diǎn)亮，釋放K1鍵，LED1就熄滅；按下K2鍵，LED2就點(diǎn)亮，釋放K2鍵，LED2就熄滅。下載程序?qū)嵺`總結(jié)與拓展

GPIO口的引腳可作模擬輸入腳、復(fù)用功能輸入腳和GPIO口的輸入腳。其中，模擬輸入是未經(jīng)整形的模擬信號，而其他輸入都是經(jīng)過整形后的數(shù)字信號。GPIO口的輸入有上拉輸入、下拉輸入和浮空輸入3種方式，在HAL庫中，讀GPIO口輸入的函數(shù)是HAL_GPIO_ReadPin()，該函數(shù)只能讀取一位引腳的輸入，若要實(shí)現(xiàn)并行輸入，則需讀取GPIO口的輸入數(shù)據(jù)寄存器IDR。按鍵的常用接口電路是，按鍵的一端接地，另一端接上拉電阻，同時接單片機(jī)的I/O口，