3.1 實驗內(nèi)容

通過本實驗主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

? GPIO輸入功能原理；

? 按鍵查詢輸入檢測原理；

3.2 實驗原理

3.2.1 GPIO輸入功能原理

GD32F303系列MCU GPIO輸入配置結(jié)構(gòu)如下圖所示，輸入可配置上下拉電阻，通過施密特觸發(fā)器后可通過備用功能輸入或者通過輸入狀態(tài)寄存器進行讀取。

輸入狀態(tài)寄存器為GPIOx_ISTAT，其狀態(tài)位定義如下圖所示，每個控制位對應(yīng)相應(yīng)引腳的輸入電平狀態(tài)。

GPIO引腳輸入電平判斷閾值如下圖所示，當(dāng)輸入電平小于0.3VDD時，可被內(nèi)部有效識別為低電平；當(dāng)輸入電平大于0.7VDD時，可被內(nèi)部有效識別為高電平。

3.3 硬件設(shè)計

GD32F303紅楓派開發(fā)板具有四個按鍵，對應(yīng)電路圖如下圖所示，該四個按鍵均具有上拉限流電阻，對引腳防護電阻以及對地消抖電容。在按鍵未按下時，對應(yīng)GPIO引腳的電平為高電平，按下引腳后，對應(yīng)GPIO引腳的電平為低電平，通過讀取按鍵對應(yīng)GPIO引腳的電平狀態(tài)可檢測對應(yīng)按鍵是否被按下。

注意：機械按鍵在按下或者松開時具有抖動，建議可增加硬件消抖或者軟件消抖，以避免按鍵檢測被多次觸發(fā)。3.4 代碼解析

本例程實現(xiàn)通過查詢的方式可查詢按鍵按下的時間，進而可實現(xiàn)短時間按下和長時間按下的檢測。

主函數(shù)代碼如下，首先進行延遲初始化/按鍵初始化/LED初始化/串口初始化，并打印Example of key scan detection.之后進入主循環(huán)，通過key_scan函數(shù)實現(xiàn)對按鍵的掃描并檢測按鍵按下時間。

C
int main(void)
{
//系統(tǒng)延時初始化
driver_init();

//按鍵組初始化
bsp_key_group_init();

//LED組初始化
bsp_led_group_init();

//板載UART初始化
bsp_uart_init(&BOARD_UART);

delay_ms(1000);

printf("Example of key scan detection.\r\n");

while (1)
{
delay_ms(1);

//按鍵掃描結(jié)果檢查：檢測任意按鍵和多按鍵組合按下時間，所有按鍵彈起后有效
if(SET==key_scan(1))
{
//檢測按鍵組合按下時長
if(KEY1.press_timerms >= PRESS_3000MS && KEY2.press_timerms >= PRESS_3000MS && WKUP.press_timerms >= PRESS_3000MS)
{
printf("KEY0/KEY1/KEY2 pressed together for more than 3000ms.\r\n");
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;;
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
}
else if(KEY1.press_timerms >= PRESS_50MS && KEY2.press_timerms >= PRESS_50MS && WKUP.press_timerms >= PRESS_50MS)
{
printf("KEY0/KEY1/KEY2 pressed together for more than 50ms.\r\n");
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;;
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
}

//檢測任意按鍵按下時長
if(KEY0.press_timerms >= PRESS_200MS && KEY0.press_timerms < PRESS_5000MS)
{
KEY0.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY0 press more than 200ms, less than 5000ms .\r\n");
}
else if(KEY0.press_timerms >= PRESS_5000MS)
{
KEY0.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY0 press more than 5000ms.\r\n");
}
else if(KEY0.press_timerms >= PRESS_DOWN)
{
KEY0.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY0 press briefly.\r\n");
}

if(KEY1.press_timerms >= PRESS_200MS && KEY1.press_timerms < PRESS_5000MS)
{
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY1 press more than 200ms, less than 5000ms .\r\n");
}
else if(KEY1.press_timerms >= PRESS_5000MS)
{
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY1 press more than 5000ms.\r\n");
}
else if(KEY1.press_timerms >= PRESS_DOWN)
{
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY1 press briefly.\r\n");
}

if(KEY2.press_timerms >= PRESS_200MS && KEY2.press_timerms < PRESS_5000MS)
{
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY2 press more than 200ms, less than 5000ms .\r\n");
}
else if(KEY2.press_timerms >= PRESS_5000MS)
{
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY2 press more than 5000ms.\r\n");
}
else if(KEY2.press_timerms >= PRESS_DOWN)
{
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("KEY2 press briefly.\r\n");
}

if(WKUP.press_timerms >= PRESS_200MS && WKUP.press_timerms < PRESS_5000MS)
{
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("WKUP press more than 200ms, less than 5000ms .\r\n");
}
else if(WKUP.press_timerms >= PRESS_5000MS)
{
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("WKUP press more than 5000ms.\r\n");
}
else if(WKUP.press_timerms >= PRESS_DOWN)
{
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
printf("WKUP press briefly.\r\n");
}
}

//按鍵掃描結(jié)果檢查：檢測任意按鍵有按下
if(KEY0.press_timerms == PRESS_DOWN)
{
KEY0.press_timerms=PRESS_NONE;
bsp_led_toggle(&LED0);
}
else if(KEY1.press_timerms == PRESS_DOWN)
{
KEY1.press_timerms=PRESS_NONE;
bsp_led_toggle(&LED0);
}
else if(KEY2.press_timerms == PRESS_DOWN)
{
KEY2.press_timerms=PRESS_NONE;
bsp_led_toggle(&LED0);
}
else if(WKUP.press_timerms == PRESS_DOWN)
{
WKUP.press_timerms=PRESS_NONE;
bsp_led_toggle(&LED0);
}
else
{
bsp_led_off(&LED0);
}

//直接讀取按鍵有按下
if(bsp_key_state_get(&KEY0)==SET)
{
bsp_led_toggle(&LED1);
}
else if(bsp_key_state_get(&KEY1)==SET)
{
bsp_led_toggle(&LED1);
}
else if(bsp_key_state_get(&KEY2)==SET)
{
bsp_led_toggle(&LED1);
}
else if(bsp_key_state_get(&WKUP)==SET)
{
bsp_led_toggle(&LED1);
}
else
{
bsp_led_off(&LED1);
}
}
}

按鍵初始化函數(shù)如下，通過KEY_DEF定義相關(guān)按鍵參數(shù)，之后調(diào)用bsp_key_init對按鍵進行分別初始化。

C
void bsp_key_group_init(void)
{
uint8_t i;
for(i=0;i<KEY_INIT_SIZE;i++)
{
bsp_key_init(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i]));
}
}
KEY_DEF(KEY0,E,2,IN_PU,SET,NULL); ??// PE2定義為KEY0中斷模式,默認(rèn)狀態(tài)高
KEY_DEF(KEY1,E,3,IN_PU,SET,NULL); ?????????????// PE3定義為KEY1非中斷模式,默認(rèn)狀態(tài)高
KEY_DEF(KEY2,E,4,IN_PU,SET,NULL); ?????????????// PE4定義為KEY2非中斷模式,默認(rèn)狀態(tài)高
KEY_DEF(WKUP,A,0,IN_PU,SET,NULL); ?????????????// PA0定義為KEY2非中斷模式,默認(rèn)狀態(tài)高

通過key_scan進行按鍵掃描，實現(xiàn)對按鍵按下時間長度范圍的檢測。

C
bit_status key_scan(uint16_t scan_ms_cycle)
{
uint8_t i;
bit_status press_flag=RESET;
for(i=0;i<KEY_INIT_SIZE;i++)
{
// ???????((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=press_none;
if(bsp_key_state_get((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])==SET && ((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count<0xffff){

((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms =PRESS_DOWN;
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count+=scan_ms_cycle;
}
}

for(i=0;i<KEY_INIT_SIZE;i++)
{

if(bsp_key_state_get((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])==SET ?&& ((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count < 0xffff) //持續(xù)60s被按下按鍵可能損壞
{
return press_flag;
}
}

for(i=0;i<KEY_INIT_SIZE;i++)
{
if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_50MS)
{
press_flag=SET;
if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count > PRESS_5000MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_5000MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_4000MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_4000MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_3000MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_3000MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_2000MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_2000MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_1000MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_1000MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_500MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_500MS;
}
else if(((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count>PRESS_200MS){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_200MS;
}
else{
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_timerms=PRESS_50MS;
}
}
if(bsp_key_state_get((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])==RESET){
((typdef_bsp_key *)KEY_INIT_GROUP[i])->press_cycle_count=0;
}
}

return press_flag;

}

將本例程燒錄到紅楓派開發(fā)板中，連接USB串口通過Type C接口，上電后打開串口調(diào)試助手，先按下復(fù)位按鍵，讓系統(tǒng)復(fù)位運行。

首先在串口調(diào)試助手上打?。篍xample of key scan detection.

之后按下任意按鍵，松開后將會打印按鍵按下的時間范圍。

具體現(xiàn)象如下所示。

紅楓派開發(fā)板使用手冊：??????????????????????????????????????????????????GD32F303紅楓派使用手冊 - 飛書云文檔 (feishu.cn)