蓝桥杯嵌入式开发指南 03 - 按键配置

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实例

通过配置按键和 LED 灯，使按键的长按和短按控制对应 LED 灯亮灭。

电路分析



打开蓝桥开发板的电路图，可以看到板载的 4 个可编程按键 K1-K4 通过 N K1-N K4 经由跳线帽连接到 M PA0、M PA8、M PB1 和 M PB2

工程建立

本次工程在上一次的工程上继续修改，复制上一次的工程作为本次的工程基础。

初始化按键

编写按键初始化函数，程序代码如下：

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void Key_Init(void)
{
    //声明GPIO结构体变量
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    //使能按键PA和PB时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

    //设置PA0、PA8为上拉输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    //设置PB1、PB2为上拉输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}

特别提醒


结合电路原理图，此处将 PA0、PA8、PB1、PB2 的模式均设置为上拉输入（GPIO_Mode_IPU），在按键松开状态下，由上拉电阻拉高，读取到高电平，当按键按下时，读取到引脚电平为低电平。

配置定时器

为消除抖动和能够准确的进行按键扫描，使用定时器以 50ms 为周期进行按键扫描，在上一例的基础上，修改定时器 1 程序：
声明 50ms 定时的全局变量：

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u8 Flag50ms=0;

配置定时器 1 中断：

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void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
    static u16 cnt=0;
    if(TIM_GetITStatus(TIM1,TIM_IT_Update)==SET) //1ms到
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update); //清除中断等待标志
        if(++cnt>=50) //计时是否到50ms
        {
            cnt=0; //清空计时
            Flag50ms=1; //50ms到
        }
    }
}

定义按键输入变量

为方便后续获取各个按键的电平状态，此处利用宏定义来定义 KeyX 对应为各引脚读取到的电平状态。

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#define Key1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)
#define Key2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8)
#define Key3 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)
#define Key4 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_2)

按键扫描程序

编写按键扫描程序，扫描识别各个按键的状态，通过定时器每 50ms 调用一次按键扫描程序，定时进行扫描，此处我们将按键超过 2 秒的按键动作定义为长按操作，否则为短按操作，通过松手后对按键的计数变量进行判断完成计时检测。

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void Key_Scan(void)
{
    //定义按键计数变量，用于判断长按短按
    static u16 key1_count=0,key2_count=0,key3_count=0,key4_count=0;
    
    //按键按下后，进行计数操作
    if(!Key1)
    {
        key1_count++;
    }
    else if(!Key2)
    {
        key2_count++;
    }
    else if(!Key3)
    {
        key3_count++;
    }
    else if(!Key4)
    {
        key4_count++;
    }
    
    //按键松开后，根据计数值判断按键状态
    else
    {
        //K1是否为长按？
        if(key1_count>=40)
        {
            //Key 1 Long Press Function
        }
        //K1如果不是长按，是否为短按？
        else if(key1_count>=1)
        {
            //Key 1 Short Press Function
        }
        
        else if(key2_count>=40)
        {
            //Key 2 Long Press Function
        }
        else if(key2_count>=1)
        {
            //Key 2 Short Press Function
        }
        
        else if(key3_count>=40)
        {
            //Key 3 Long Press Function
        }
        else if(key3_count>=1)
        {
            //Key 3 Short Press Function
        }

        else if(key4_count>=40)
        {
            //Key 4 Long Press Function
        }
        else if(key4_count>=1)
        {
            //Key 4 Short Press Function
        }
        
        //按键操作执行完毕后，清空按键计数
        key1_count=0;
        key2_count=0;
        key3_count=0;
        key4_count=0;
    }
}

本初处以 K1 按钮来详细讲解代码，当 K1 按下后，计数器 key1_count 执行 ++ 操作，由于按键扫描频率为 50ms，当超过 2s 时，key1_count 此时也超过了 40，若没有超过 2s，则 key1_count 应位于 1-40 之间，当按键松开后，没有任何按键按下的情况时，进入 else 内的松手程序，比较 key1_count 是否为大于 40，若大于则执行 K1 按键的长按功能，若位于 1-40 间，则执行短按功能，若没有按下，则 key1_count 为 0，继续判断 key_2count 的功能，当所有按键判断和操作执行完毕后，清空计数，执行下一轮扫描操作。

特别提醒


为什么要在此处使用 else if 结构？
通常情况来讲，在读取按键这个动作中只会有一个按键按下，使用 else if 结构可以减少部分程序判断流程，提升代码运行效率。

该代码编写方式的优缺点？
使用如上结构进行判断按键长短按的操作时，可以发现我们的动作均是在按键松开后执行的，其主要的优点在于可以独立区别长按和短按操作，即长按执行时不会触发短按的操作，但也存在一定的缺点，无法执行长按连续的动作，比如要求长按按钮过程中对某一个变量进行跨度更大的加或者减，若需要实现此功能，则要对按键判断部分进行修改，具体修改方法请参见拓展延伸部分。

继续以 K1 为例，为 K1 按钮添加如下功能：

  • 短按 K1 控制 L1 开关
  • 长按 K1 控制 L2 开关

在按键扫描程序内定义 L1 和 L2 的状态变量：

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u8 L1_Status=1;
u8 L2_Status=1;

修改 K1 的功能代码为：

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    //按键松开后，根据计数值判断按键状态
    else
    {
        //K1是否为长按？
        if(key1_count>=40)
        {
            //Key 1 Long Press Function
            L2_Status=!L2_Status; //改变LED状态
            GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2); //使能573锁存器
            GPIO_WriteBits(GPIOC,GPIO_Pin_9,(BitAction)L2_Status); //写入新的LED状态
            GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2); //失能573锁存器，保持LED状态           
        }
        //K1如果不是长按，是否为短按？
        else if(key1_count>=1)
        {
            //Key 1 Short Press Function
            L1_Status=~L1_Status; //改变LED状态
            GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2); //使能573锁存器
            GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_8,(BitAction)L1_Status); //写入新的LED状态
            GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2); //失能573锁存器，保持LED状态    
        }
......

修改主程序

结合功能要求，修改主程序：

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int main(void)
{
    SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
    Delay_Ms(200);
    STM3210B_LCD_Init();
    LCD_Clear(Black);
    LCD_SetBackColor(Black);
    LCD_SetTextColor(White);

    //调用定时器1初始化程序
    Timer1_Init();
    //调用LED初始化程序
    LED_Init();
    //调用按键初始化程序
    Key_Init();

    while(1)
    {
        if(Flag50ms) //50ms计时到
        {
            Flag50ms=0; //清除计时标志
            Key_Scan(); //调用按键扫描程序
        }
    }
}

延伸拓展

按键长按过程中若要执行操作，以 K1 为例，则应修改代码为：

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void Key_Scan(void)
{
    static u16 key1_count=0;
    if(!Key1)
    {
        key1_count++
        if(key1_count==1)
        {
            //K1 Short Press Function
        }
        else if(key1_count>=40)
        {
            key1_count=40; //防止溢出
            //K1 Long Press Function   
        }
    }
    eles
    {
        key1_count1=0;
    }
}