一、實驗電路介紹

本實驗使用普中STM32-F1開發(fā)板，芯片型號是STM32F103ZET6。
其按鍵電路如下：

對應(yīng)的芯片引腳：

從電路可以看出，鍵盤的 KEY_UP 鍵如果接通，會連接高電平 。
其它幾個按鍵在按下的時候連接低電平，對應(yīng)的GPIO口：

• KEY_UP：GPIOA GPIO_Pin0 引腳
• KEY_LEFT：GPIOE GPIO_Pin2 引腳
• KEY_RIGHT：GPIOE_GPIO_Pin4 引腳
• KEY_DOWN：GPIOE_GPIO_Pin3 引腳

二、按鍵GPIO初始化

按鍵 KEY_UP 和其它三個按鍵的接法不同，需要不同的配置方式。
其中 KEY_UP 按下后接高電平，在默認情況下需要置低，初始化時設(shè)置為輸入下拉，代碼如下：

    // 開啟GPIOA的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 設(shè)置上引腳GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_UP_PIN;// 設(shè)置輸入下拉模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_Init(KEY_UP_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOA

其它三個按鍵，按下時接低電平，默認置高，初始化設(shè)置為輸入上拉，代碼如下：

    // 開 E 時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);// 設(shè)置下、左、右引腳GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_DOWN_PIN | KEY_LEFT_PIN | KEY_RIGHT_PIN;// 設(shè)置輸入上拉模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(KEY_DOWN_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOE

三、掃描原理

1. GPIO引腳配置

首先，需要將用于連接按鍵的GPIO引腳配置為輸入模式。

2. 狀態(tài)輪詢

然后輪詢每個按鍵的狀態(tài)，以確定按鍵是否被按下或釋放。輪詢掃描可以通過在主循環(huán)中定期檢查每個按鍵的狀態(tài)來實現(xiàn)。例如，在每次主循環(huán)迭代中，都檢查一次按鍵的狀態(tài)。

3. 按鍵狀態(tài)檢測

一般來說，按鍵有兩種狀態(tài)：按下和釋放。在檢測按鍵狀態(tài)時，需要注意去除按鍵的抖動干擾。抖動是指在按鍵被按下或釋放時，由于機械接觸或物理特性導(dǎo)致的瞬間狀態(tài)變化。為了應(yīng)對抖動，可以采用軟件方法或硬件濾波器。

本示例采用延時10ms讀取值的方法來去抖，示例：

if(key_up_value == 1 || key_down_value ==0 || key_left_value ==0 || key_right_value ==0){delay_ms(10);
}

硬件方法去抖可以參考實現(xiàn)：SR觸發(fā)器去抖

4. 循環(huán)掃描的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1. 簡單直觀： 在循環(huán)中進行按鍵掃描的方法簡單易懂，邏輯清晰，易于理解和實現(xiàn)。

2. 靈活性： 可以根據(jù)具體需求靈活調(diào)整掃描的頻率和方式，滿足不同場景下的要求。

3. 適用性廣： 適用于小型嵌入式系統(tǒng)或者對按鍵響應(yīng)速度要求不高的場景，適用性廣泛。

4. 資源消耗低： 相比于中斷方式，循環(huán)掃描不需要額外的中斷處理函數(shù)，減少了系統(tǒng)資源的占用。

缺點：

1. 效率低下： 在循環(huán)中進行按鍵掃描會占用 CPU 的時間片，降低了系統(tǒng)的處理效率，特別是當(dāng)系統(tǒng)有其他緊急任務(wù)需要處理時，會影響響應(yīng)速度和實時性。

2. 實時性差： 循環(huán)掃描需要不斷地遍歷所有按鍵狀態(tài)，導(dǎo)致按鍵的檢測周期相對較長，實時性差，無法滿足對按鍵響應(yīng)速度要求較高的場景。

3. 占用 CPU 資源： 循環(huán)掃描需要持續(xù)占用 CPU 資源，特別是在大型系統(tǒng)中，可能會影響其他任務(wù)的執(zhí)行，降低系統(tǒng)的整體性能。

4. 功耗高： 循環(huán)掃描需要 CPU 不斷地處于工作狀態(tài)，會增加系統(tǒng)的功耗，對于對功耗要求較高的場景不太適用。

后面學(xué)習(xí)中會采用中斷的方式來讀取鍵盤。

四、一次掃描與持續(xù)掃描

這里的一次掃描，是指按下按鍵后，如果不松開，鍵盤的掃描函數(shù)不會繼續(xù)輸出所按鍵值。
而持續(xù)掃描，在按下按鍵后，如果手不松開，鍵盤的掃描函數(shù)仍會持續(xù)輸出按鍵值。

五、代碼實現(xiàn)

為方便看到演示效果，示例的代碼在獲取到掃描的按鍵后，會在數(shù)碼管顯示不同的數(shù)值。

• 上：顯示0
• 下：顯示1
• 左：顯示2
• 右：顯示3

1. 頭文件定義

key_utils.h

#ifndef __KEY_UTILS_H__
#define __KEY_UTILS_H__
#include "stm32f10x.h"// 引腳和端口
#define KEY_UP_PIN GPIO_Pin_0
#define KEY_UP_PORT GPIOA
#define KEY_LEFT_PIN GPIO_Pin_2
#define KEY_LEFT_PORT GPIOE
#define KEY_DOWN_PIN GPIO_Pin_3
#define KEY_DOWN_PORT GPIOE
#define KEY_RIGHT_PIN GPIO_Pin_4
#define KEY_RIGHT_PORT GPIOE// 讀取引腳狀態(tài)
#define key_up_value  GPIO_ReadInputDataBit(KEY_UP_PORT, KEY_UP_PIN)
#define key_down_value  GPIO_ReadInputDataBit(KEY_DOWN_PORT, KEY_DOWN_PIN)
#define key_left_value  GPIO_ReadInputDataBit(KEY_LEFT_PORT, KEY_LEFT_PIN)
#define key_right_value  GPIO_ReadInputDataBit(KEY_RIGHT_PORT, KEY_RIGHT_PIN)// 按鍵
#define KEY_UP 0
#define KEY_DOWN 1
#define KEY_LEFT 2
#define KEY_RIGHT 3
#define KEY_NONE 4void key_init(void);
u8 key_scan(u8 mode);
#endif

2. 函數(shù)實現(xiàn)

#include "key_utils.h"
#include "sys_tick_utils.h"void key_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定義GPIO初始化結(jié)構(gòu)體// 開啟GPIOA的時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 設(shè)置上引腳GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_UP_PIN;// 設(shè)置輸入下拉模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;GPIO_Init(KEY_UP_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOA// 開 E 時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);// 設(shè)置下、左、右引腳GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY_DOWN_PIN | KEY_LEFT_PIN | KEY_RIGHT_PIN;// 設(shè)置輸入上拉模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(KEY_DOWN_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOE}
static u8 key_read(void){if(key_up_value == 1 || key_down_value ==0 || key_left_value ==0 || key_right_value ==0){delay_ms(10);if(key_up_value == 1){return KEY_UP;}else if(key_down_value == 0){return KEY_DOWN;}else if(key_left_value == 0){return KEY_LEFT;}else if(key_right_value == 0){return KEY_RIGHT;}}return KEY_NONE;
}
u8 last_key;
/*** @brief  按鍵掃描函數(shù)* @param  mode: 0 單次掃描 1: 連續(xù)掃描*/
u8 key_scan(u8 mode)
{if(mode==0){u8 key = key_read();if(key != KEY_NONE){if(key == last_key){return KEY_NONE;}else{last_key = key;return key;}}else{last_key = KEY_NONE;}}else{return key_read();}return KEY_NONE;
}

3. 主體函數(shù)

#include "gpio_utils.h"
#include "rcc_utils.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "sys_tick_utils.h"
#include "led_utils.h"
#include "key_utils.h"// 主函數(shù)
int main(void)
{GPIO_Configuration(); //調(diào)用GPIO配置函數(shù)sys_tick_init(72);led_all_off();key_init();while (1) //無限循環(huán){delay_ms(10);u8 key = key_scan(0);if(key==KEY_UP){led_lightn(0);}else if(key==KEY_DOWN){led_lightn(1);}else if(key==KEY_LEFT){led_lightn(2);}else if(key==KEY_RIGHT){led_lightn(3);}else{led_all_off();}}
}

本文源碼地址：
https://gitee.com/xundh/stm32_arm_learn/tree/master/lesson7_key