基于掌上实验实室V9的按键程序设计

从简单的按键电路原理开始到采用软件延时去抖的高级应用一篇全部讲完。1 按键检测原理按键未按下KEY1为高电平按键按下KEY1为低电平。单片机通过检测KEY1状态来判断按键按下与否。2 单片机引脚配置3 简单测试程序下面我们用一个简单程序来测试一下KEY1按下LED4状态翻转。需要注意的是掌上实验室V9按键没有上拉电阻因此单片机对应按键输入的引脚应该配置成上拉输入。#include at32f403a_407_conf.h /** * GPIO初始化按键上拉输入 LED推挽输出 * 按键PD6 PD7 PB3 PB4 * LED PB6 PB7 PB8 PB9 */ void key_led_gpio_init(void) { crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE); crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK, TRUE); gpio_init_type gpio_init_struct; // PB6~PB9 LED推挽输出 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7 | GPIO_PINS_8 | GPIO_PINS_9; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_OUTPUT; gpio_init_struct.gpio_out_type GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_NONE; gpio_init_struct.gpio_drive_strength GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PB3 PB4 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_3 | GPIO_PINS_4; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PD6 PD7 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOD, gpio_init_struct); } /* * 获取按键状态 * 返回非0表示下降沿有效 */ int get_key_down() { static int last_key 1; int cur_key gpio_input_data_bit_read(GPIOD, GPIO_PINS_6); if(cur_key ! last_key){ last_key cur_key; if(cur_key 0) //下降沿有效 return 1; else return 0; }else{ return 0; } } /** * 主函数 */ int main(void) { //按键、LED相关IO初始化 key_led_gpio_init(); //主循环 while(1) { if(get_key_down()){ gpio_bits_toggle(GPIOB, GPIO_PINS_9); } } }上述程序测试时发现按键时灵时不灵问题在哪儿呢这个还是要回到按键的机械特性就是按键的机械抖动。4 按键抖动引起的问题通常的按键所用开关为机械弹性开关当机械触点断开、闭合时由于机械触点的弹性作用一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。抖动时间的长短由按键的机械特性决定一般为5ms10ms。这是一个很重要的时间参数在很多场合都要用到。按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的一般为零点几秒至数秒。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态并且必须判别到键释放稳定后再作处理。5 软件去抖有了上述的波形我们就可以进行针对性的硬件或软件改进。1硬件电路可以增加双稳态触发器或电容滤波来解决。2软件可以通过延时去抖程序来解决。下面我们采用软件去抖每次检测到有键按下后延时20ms再次确认按键状态消除抖动影响。程序如下。#include at32f403a_407_conf.h //系统tick,单位ms volatile uint32_t gSysTick 0; //按键下降沿保存 char key_down[4] {0,0,0,0}; /** * 延时 */ void delay_ms(int ms) { uint32_t tick gSysTick; while(gSysTick - tick ms){} } /** * 系统时钟设置 主频64MHz */ void system_clock_config(void) { crm_reset(); crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE); while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) ! SET); crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_16, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_LE72MHZ); crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE); while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) ! SET); crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL); while(crm_sysclk_switch_status_get() ! CRM_SCLK_PLL); crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1); crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2); crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2); system_core_clock_update(); } /** * GPIO初始化按键上拉输入 LED推挽输出 * 按键PD6 PD7 PB3 PB4 * LED PB6 PB7 PB8 PB9 */ void key_led_gpio_init(void) { crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE); crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK, TRUE); gpio_init_type gpio_init_struct; // PB6~PB9 LED推挽输出 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7 | GPIO_PINS_8 | GPIO_PINS_9; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_OUTPUT; gpio_init_struct.gpio_out_type GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_NONE; gpio_init_struct.gpio_drive_strength GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PB3 PB4 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_3 | GPIO_PINS_4; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PD6 PD7 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOD, gpio_init_struct); } /** * TMR6初始化 周期为1ms, 开中断 */ void tmr6_init(void) { /* enable tmr6 clock */ crm_periph_clock_enable(CRM_TMR6_PERIPH_CLOCK, TRUE); /* 64000000/64/1000 1000Hz*/ tmr_base_init(TMR6, 1000 - 1, 64 - 1); tmr_cnt_dir_set(TMR6, TMR_COUNT_UP); /* overflow interrupt enable */ tmr_interrupt_enable(TMR6, TMR_OVF_INT, TRUE); /* tmr1 overflow interrupt nvic init */ nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4); nvic_irq_enable(TMR6_GLOBAL_IRQn, 0, 0); /* enable tmr1 */ tmr_counter_enable(TMR6, TRUE); } /** * TMR6中断响应函数 */ void TMR6_GLOBAL_IRQHandler(void) { if(tmr_flag_get(TMR6, TMR_OVF_FLAG) ! RESET) { gSysTick; tmr_flag_clear(TMR6, TMR_OVF_FLAG); } } /* * 获取按键状态 * 返回非0表示下降沿有效 */ int get_key_down() { static int last_key 1; int cur_key gpio_input_data_bit_read(GPIOD, GPIO_PINS_6); if(cur_key ! last_key){ delay_ms(20); if(cur_key ! last_key){ last_key cur_key; if(cur_key 0) //下降沿有效 return 1; } } return 0; } /** * 主函数 */ int main(void) { //按键、LED相关IO初始化 key_led_gpio_init(); //定时器初始化 tmr6_init(); //主循环 while(1) { if(get_key_down()){ gpio_bits_toggle(GPIOB, GPIO_PINS_9); } } }现在可以正常工作了但是每次有键按下就会延时去抖会影响程序执行效率。最关键的是当有多个按键的时候在两键同时按下时会导致按键判断错误或延迟。6 后台工作的按键程序在定时器中断进行按键处理是一种高效且准确的按键处理方式。下面的程序给出了以中断方式进行4个按键处理的完整程序。程序中还修复了PB3PB4缺省用于JTAG调试引脚导致的按键问题。#include at32f403a_407_conf.h //系统tick,单位ms volatile uint32_t gSysTick 0; //按键下降沿保存 char key_down[4] {0,0,0,0}; /** * 系统时钟设置 主频64MHz */ void system_clock_config(void) { crm_reset(); crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE); while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) ! SET); crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_16, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_LE72MHZ); crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE); while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) ! SET); crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL); while(crm_sysclk_switch_status_get() ! CRM_SCLK_PLL); crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1); crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2); crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2); system_core_clock_update(); } /** * GPIO初始化按键上拉输入 LED推挽输出 * 按键PD6 PD7 PB3 PB4 * LED PB6 PB7 PB8 PB9 */ void key_led_gpio_init(void) { crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE); crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK, TRUE); gpio_init_type gpio_init_struct; // PB6~PB9 LED推挽输出 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7 | GPIO_PINS_8 | GPIO_PINS_9; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_OUTPUT; gpio_init_struct.gpio_out_type GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_NONE; gpio_init_struct.gpio_drive_strength GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PB3 PB4 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_3 | GPIO_PINS_4; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOB, gpio_init_struct); // PD6 PD7 按键上拉输入 gpio_init_struct.gpio_pins GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7; gpio_init_struct.gpio_mode GPIO_MODE_INPUT; gpio_init_struct.gpio_pull GPIO_PULL_UP; gpio_init(GPIOD, gpio_init_struct); } /** * TMR6初始化 周期为1ms, 开中断 */ void tmr6_init(void) { /* enable tmr6 clock */ crm_periph_clock_enable(CRM_TMR6_PERIPH_CLOCK, TRUE); /* 64000000/64/1000 1000Hz*/ tmr_base_init(TMR6, 1000 - 1, 64 - 1); tmr_cnt_dir_set(TMR6, TMR_COUNT_UP); /* overflow interrupt enable */ tmr_interrupt_enable(TMR6, TMR_OVF_INT, TRUE); /* tmr1 overflow interrupt nvic init */ nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4); nvic_irq_enable(TMR6_GLOBAL_IRQn, 0, 0); /* enable tmr1 */ tmr_counter_enable(TMR6, TRUE); } /* * 获取按键状态 * 返回非0表示下降沿有效 */ char get_key_down(int which_key) { char key 0; if(which_key0 which_key3){ key key_down[which_key]; } key_down[which_key] 0; return key; } /* * 按键扫描程序 * 建议放在ms中断中 */ void key_scan() { static char last_key[4] {1,1,1,1}; //记录上次按键状态 static uint32_t tickcount_key[4] {0,0,0,0}; //按键状态变化起始时间 char cur_key[4]; //当前按键状态 cur_key[0] gpio_input_data_bit_read(GPIOD, GPIO_PINS_6); cur_key[1] gpio_input_data_bit_read(GPIOD, GPIO_PINS_7); cur_key[2] gpio_input_data_bit_read(GPIOB, GPIO_PINS_3); cur_key[3] gpio_input_data_bit_read(GPIOB, GPIO_PINS_4); for(int i0;i4;i){ if(cur_key[i]!last_key[i]){ //判断按键变化 if(gSysTick - tickcount_key[i] 20){ //20ms 去抖动 if(cur_key[i]!last_key[i]){ //再次确认按键变化 last_key[i] cur_key[i]; if(cur_key[i]0) //下降沿判断 key_down[i] 1; } } }else{ tickcount_key[i] gSysTick; //记录按键变化前时间 } } } /** * TMR6中断响应函数 */ void TMR6_GLOBAL_IRQHandler(void) { if(tmr_flag_get(TMR6, TMR_OVF_FLAG) ! RESET) { gSysTick; tmr_flag_clear(TMR6, TMR_OVF_FLAG); key_scan(); } } /** * 主函数 */ int main(void) { //PB3 PB4 缺省定义为jtag调试口。调试改为SW-JTAG,PB3PB4变成普通IO。 crm_periph_clock_enable(CRM_IOMUX_PERIPH_CLOCK, TRUE); gpio_pin_remap_config(SWJTAG_GMUX_010, TRUE); //设置系统时钟 system_clock_config(); //按键、LED相关IO初始化 key_led_gpio_init(); //1ms定时器初始化 tmr6_init(); //主循环 while(1) { for(int i0;i4;i){ //有键按下对应LED翻转 if(get_key_down(i)){ gpio_bits_toggle(GPIOB, GPIO_PINS_9i); } } } }