STM32基础--GPIO输入(按键检测)

硬件设计

按键机械触点断开、闭合时,由于触点的弹性作用,按键开关不会马上稳定接通或一下子断开,使用按键时会产生图中的带波纹信号,可以用软件消抖处理滤波,或者硬件消抖方式。
在这里插入图片描述

下图为硬件消抖的电路连接图

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

从按键的原理图可知,这些按键在没有被按下的时候,GPIO 引脚的输入状态为低电平 (按键所在的电路不通,引脚接地),当按键按下时,GPIO 引脚的输入状态为高电平 (按键所在的电路导通,引脚接到电源)。只要我们检测引脚的输入电平,即可判断按键是否被按下。

软件设计

同 LED 的工程,为了使工程更加有条理,我们把按键相关的代码独立分开存储,方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp_key.c”及“bsp_key.h”文件,这些文件也可根据您的喜好命名,这些文件不属于 STM32 标准库的内容,是由我们自己根据应用需要编写的。

编程要点

  1. 使能 GPIO 端口时钟;
  2. 初始化 GPIO 目标引脚为输入模式 (浮空输入);
  3. 编写简单测试程序,检测按键的状态,实现按键控制 LED 灯。

代码分析

别忘了的事

添加bsp_key.c文件和bsp_key.h文件
别忘了添加文件的时候,在魔术棒的地方加路径。(加上bsp_key.h存放的路径)

按键引脚宏定义(bsp_key.h中)

同样,在编写按键驱动时,也要考虑更改硬件环境的情况。我们把按键检测引脚相关的宏定义到“bsp_key.h”文件中。

//引脚定义
#define KEY1_GPIO_CLK										RCC_APB2Periph_GPIOA
#define KEY1_GPIO_PORT									GPIOA
#define KEY1_GPIO_PIN										GPIO_Pin_0

#define KEY2_GPIO_CLK										RCC_APB2Periph_GPIOC
#define KEY2_GPIO_PORT									GPIOC
#define KEY2_GPIO_PIN										GPIO_Pin_13

以上代码根据按键的硬件连接,把检测按键输入的 GPIO 端口、GPIO 引脚号以及 GPIO 端口时钟封装起来了。

按键 GPIO 初始化函数

利用上面的宏,编写按键的初始化函数。

/**
  * @brief  初始化KEY的IO,浮空输入
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Key_GPIO_Config(void)
{
		/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
		GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

		/*开启KEY相关的GPIO外设时钟*/
		RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK | KEY2_GPIO_CLK ,ENABLE);
		/*选择要控制的GPIO引脚*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;

		/*设置引脚模式为浮空输入*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

		/*调用库函数,初始化GPIO*/
		GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	
		
		/*选择要控制的GPIO引脚*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

		/*调用库函数,初始化GPIO*/
		GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	
	
}

同为 GPIO 的初始化函数,初始化的流程与“LED GPIO 初始化函数”章节中的类似,主要区别是引脚的模式。函数执行流程如下:
(1) 使用 GPIO_InitTypeDef 定义 GPIO 初始化结构体变量,以便下面用于存储 GPIO 配置。
(2) 调用库函数 RCC_APB2PeriphClockCmd 来使能按键的 GPIO 端口时钟,调用时我们使用“|”操作同时配置两个按键的时钟。
(3) 向 GPIO 初始化结构体赋值,把引脚初始化成浮空输入模式,其中的 GPIO_Pin 使用宏“KEYx_GPIO_PIN”来赋值,使函数的实现方便移植。由于引脚的默认电平受按键电路影响,所以设置成浮空输入。
(4) 使用以上初始化结构体的配置,调用 GPIO_Init 函数向寄存器写入参数,完成 GPIO 的初始化,这里的 GPIO 端口使用“KEYx_GPIO_PORT”宏来赋值,也是为了程序移植方便。
(5) 使用同样的初始化结构体,只修改控制的引脚和端口,初始化其它按键检测时使用的 GPIO引脚。

检测按键的状态

初始化按键后,就可以通过检测对应引脚的电平来判断按键状态。
在bsp_key.h中

/** 按键按下标置宏
* 按键按下为高电平,设置 KEY_ON=1, KEY_OFF=0
* 若按键按下为低电平,把宏设置成 KEY_ON=0 ,KEY_OFF=1 即可
*/
#define KEY_ON													1
#define KEY_OFF 												0

在bsp_key.c中

/**
	* @brief检测是否有按键按下
	* @paramGPIOx: 具体的端口, x 可以是(A...G)
	* @paramGPIO_PIN: 具体的端口位, 可以是 GPIO_PIN_x(x 可以是 0...15)
	* @retval	按键的状态
	*	@arg KEY_ON: 按键按下
	*	@arg KEY_OFF: 按键没按下
**/

uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
	/* 检测是否有按键按下 */
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON){
		//因为有硬件消抖,故不写软件消抖
			/* 等待按键释放 */
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
		
		return KEY_ON;
			
	}
	else{
		return KEY_OFF;
	}

}

在这里我们定义了一个 Key_Scan 函数用于扫描按键状态。GPIO 引脚的输入电平可通过读取 IDR寄存器对应的数据位来感知,而 STM32 标准库提供了库函数 GPIO_ReadInputDataBit 来获取位状态,该函数输入 GPIO 端口及引脚号,函数返回该引脚的电平状态,高电平返回 1,低电平返回0。Key_Scan 函数中以 GPIO_ReadInputDataBit 的返回值与自定义的宏“KEY_ON”对比,若检测到按键按下,则使用 while 循环持续检测按键状态,直到按键释放,按键释放后 Key_Scan 函数返回一个“KEY_ON”值;若没有检测到按键按下,则函数直接返回“KEY_OFF”。若按键的硬件没有做消抖处理,需要在这个Key_Scan 函数中做软件滤波,防止波纹抖动引起误触发。

接下来我们使用编写按键检测测试流程。

在bsp_key.c中

/**
  * @brief  KEY测试函数,按动按键则小灯变换一个颜色
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Key_GPIO_Test(void)
{
	/* LED 端口初始化 */
	LED_GPIO_Config();
	
	/* 初始化按键 */
	Key_GPIO_Config();
	
	LED1_ON;
	/* 轮询按键状态,若按键按下则反转 LED(还没学到DMA或者中断呢) */
	while(1){
		if(Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_GPIO_PIN) == KEY_ON){
					/*LED2 关闭 */
					LED2_OFF;
					/*LED1 反转 */
					LED1_TOGGLE;
		}
		
		if(Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_GPIO_PIN) == KEY_ON){
				  /*LED1 关闭 */
					LED1_OFF;
					/*LED2 反转 */
					LED2_TOGGLE;
		}	
	}	
}

代码中初始化 LED 灯及按键后,在 while 函数里不断调用 Key_Scan 函数,并判断其返回值,若返回值表示按键按下,则反转 LED 灯的状态。

代码

main.c

/**
 * *****************************************************************************
 * @file        main.c
 * @brief       主函数
 * @author       (六千里)
 * @date        2024-03-09
 * @copyright   无
 * *****************************************************************************
 */
#include "stm32f10x.h"  

int main(void)	
{
	// 来到这里的时候,系统的时钟已经被配置成72M。
	Key_GPIO_Test();

}

bsp_key.c

/**
 * *****************************************************************************
 * @file        bsp_key.c
 * @brief      	按键检测文件
 * @author       (六千里)
 * @date        2024-03-09
 * @copyright   无
 * *****************************************************************************
 */

#include "bsp_key.h"
#include "bsp_led.h"

/**
  * @brief  初始化KEY的IO,浮空输入
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Key_GPIO_Config(void)
{
		/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
		GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

		/*开启KEY相关的GPIO外设时钟*/
		RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK ,ENABLE);
		/*选择要控制的GPIO引脚*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN;

		/*设置引脚模式为浮空输入*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

		/*调用库函数,初始化GPIO*/
		GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	
		
		/*选择要控制的GPIO引脚*/
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_GPIO_PIN;

		/*调用库函数,初始化GPIO*/
		GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	
	
}

/**
	* @brief检测是否有按键按下
	* @paramGPIOx: 具体的端口, x 可以是(A...G)
	* @paramGPIO_PIN: 具体的端口位, 可以是 GPIO_PIN_x(x 可以是 0...15)
	* @retval	按键的状态
	*	@arg KEY_ON: 按键按下
	*	@arg KEY_OFF: 按键没按下
**/

uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
	/* 检测是否有按键按下 */
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON){
		//因为有硬件消抖,故不写软件消抖
			/* 等待按键释放 */
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
		
		return KEY_ON;
			
	}
	else{
		return KEY_OFF;
	}

}
/**
  * @brief  KEY测试函数,按动按键则小灯变换一个颜色
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Key_GPIO_Test(void)
{
	/* LED 端口初始化 */
	LED_GPIO_Config();
	
	/* 初始化按键 */
	Key_GPIO_Config();
	
	LED1_ON;
	/* 轮询按键状态,若按键按下则反转 LED(还没学到DMA或者中断呢) */
	while(1){
		if(Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_GPIO_PIN) == KEY_ON){
					/*LED2 关闭 */
					LED2_OFF;
					/*LED1 反转 */
					LED1_TOGGLE;
		}
		
		if(Key_Scan(KEY2_GPIO_PORT,KEY2_GPIO_PIN) == KEY_ON){
				  /*LED1 关闭 */
					LED1_OFF;
					/*LED2 反转 */
					LED2_TOGGLE;
		}	
	}	
}

bsp_key.h

#ifndef __BSP_KEY_H
#define __BSP_KEY_H


/**
 * *****************************************************************************
 * 包含的头文件
 * *****************************************************************************
 */

#include "stm32f10x.h"

/**
 * *****************************************************************************
 * 宏定义
 * *****************************************************************************
 */

//引脚定义
#define KEY1_GPIO_CLK										RCC_APB2Periph_GPIOA
#define KEY1_GPIO_PORT									GPIOA
#define KEY1_GPIO_PIN										GPIO_Pin_0

#define KEY2_GPIO_CLK										RCC_APB2Periph_GPIOC
#define KEY2_GPIO_PORT									GPIOC
#define KEY2_GPIO_PIN										GPIO_Pin_13

/** 按键按下标置宏
* 按键按下为高电平,设置 KEY_ON=1, KEY_OFF=0
* 若按键按下为低电平,把宏设置成 KEY_ON=0 ,KEY_OFF=1 即可
*/
#define KEY_ON													1
#define KEY_OFF 												0





/**
 * *****************************************************************************
 * .c文件中包含的函数
 * *****************************************************************************
 */
 void Key_GPIO_Config(void);
 uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);
 void Key_GPIO_Test(void);
 
 #endif  /*__BSP_KEY_H*/

stm32f10x_conf.h

/**
  ******************************************************************************
  * @file    Project/STM32F10x_StdPeriph_Template/stm32f10x_conf.h 
  * @author  MCD Application Team
  * @version V3.5.0
  * @date    08-April-2011
  * @brief   Library configuration file.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
  * WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE
  * TIME. AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY
  * DIRECT, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING
  * FROM THE CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE
  * CODING INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
  *
  * <h2><center>&copy; COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics</center></h2>
  ******************************************************************************
  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __STM32F10x_CONF_H
#define __STM32F10x_CONF_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
/* Uncomment/Comment the line below to enable/disable peripheral header file inclusion */
#include "stm32f10x_adc.h"
#include "stm32f10x_bkp.h"
#include "stm32f10x_can.h"
#include "stm32f10x_cec.h"
#include "stm32f10x_crc.h"
#include "stm32f10x_dac.h"
#include "stm32f10x_dbgmcu.h"
#include "stm32f10x_dma.h"
#include "stm32f10x_exti.h"
#include "stm32f10x_flash.h"
#include "stm32f10x_fsmc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_i2c.h"
#include "stm32f10x_iwdg.h"
#include "stm32f10x_pwr.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_rtc.h"
#include "stm32f10x_sdio.h"
#include "stm32f10x_spi.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_wwdg.h"
#include "misc.h" /* High level functions for NVIC and SysTick (add-on to CMSIS functions) */
/**
 *自己书写文件的头文件
 **/
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_key.h"

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* Uncomment the line below to expanse the "assert_param" macro in the 
   Standard Peripheral Library drivers code */
/* #define USE_FULL_ASSERT    1 */

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**
  * @brief  The assert_param macro is used for function's parameters check.
  * @param  expr: If expr is false, it calls assert_failed function which reports 
  *         the name of the source file and the source line number of the call 
  *         that failed. If expr is true, it returns no value.
  * @retval None
  */
  #define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t *)__FILE__, __LINE__))
/* Exported functions ------------------------------------------------------- */
  void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);
#else
  #define assert_param(expr) ((void)0)
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

#endif /* __STM32F10x_CONF_H */

/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

参考https://doc.embedfire.com/products/link/zh/latest/index.html

### 回答1: 语法错误:错误:找不到模块'cache-loader'。 这个错误通常是由于缺少依赖项或安装不正确的模块引起的。您可以尝试重新安装缺少的模块或更新您的依赖项。如果问题仍然存在,请检查您的代码并确保正确导入了所需的模块。 ### 回答2: 发生此错误,说明在 Node.js 应用程序中引用了 'cache-loader' 模块,但 Node.js 无法找到此模块。故此错误出现通常有以下原因: 1. 模块没有正确安装:'cache-loader' 模块可能没有被正确地安装。 解决方法:使用 npm install cache-loader -g 命令全局安装此模块。 2. 模块被误删除:如果曾经安装过 'cache-loader' 模块,但删除了它,可能会导致这个错误。 解决方法:重新安装 'cache-loader' 模块即可。 3. Node.js 环境版本问题:'cache-loader' 模块需要 Node.js 环境支持,如果使用的 Node.js 版本不兼容,则会提示找不到模块。 解决方法:升级或降级 Node.js 环境即可。 4. 项目依赖不一致:项目中的其他依赖可能不兼容 'cache-loader' 模块,导致找不到此模块。 解决方法:尝试升级或降级项目中的其他依赖以解决依赖不一致问题。 总之,如果遇到此错误,最好确定 'cache-loader' 模块是否存在,如果存在,则需要查明问题的具体原因,并采取适当的解决方法。 ### 回答3: 该错误是因为在使用Webpack构建时,无法找到所需的模块“cache-loader”。这个模块通常是用来加速Webpack构建时间的。所以当我们试图使用缓存时,却找不到该模块时,就会出现这种错误。 如果出现这种错误,通常可以通过以下步骤来解决: 第一步是确认是否已经安装了“cache-loader”模块。如果没有安装,则需要使用npm命令来安装该模块。在终端中进入项目根目录,执行以下命令:npm install cache-loader --save-dev。 第二步是检查项目中是否存在依赖该模块的代码。如果没有,则需要在Webpack配置文件中将其删除。如果存在,则需要将其正确地引入到Webpack配置中。在Webpack配置文件中找到与该模块相关的配置项,将其添加到“module.rules”或“module.loaders”中。 第三步是重新启动Webpack构建,并确认是否还出现该错误。如果该错误仍然存在,则需要进一步排除问题。可以尝试升级或回滚该模块的版本,或尝试删除缓存和重新安装依赖项等方法。 总之,要解决这个错误,我们需要了解Webpack的基本概念和配置,掌握一些基本的调试技巧,以及有耐心、仔细地排除问题。
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