前言

一、内部结构

1、Input driver（上方的虚线框）

1、浮空输入模式

2、输入上拉模式

3、输入下拉模式

4、高阻态模拟输入模式

2、I/O引脚（两个虚线框右侧）

二、按键模块原理分析

1、原理图

2、抖动问题

三、软件部分

1、cubemx配置

2、代码示例

四、问题

1、按键扫描相对消耗资源，是否有其他办法

总结

前言

注：本系列基于2023年蓝桥杯实战情况就行编写，所有软件均采用2023年赛点资源包

本文将讲解GPIO输入（不含复用）部分。在板子上的体现，就是按键。

一、内部结构

下图在参考手册9.1节。本文主讲输入，所以我们只看上面一个虚线框，以及右侧I/O引脚。

1、Input driver（上方的虚线框）

1、浮空输入模式

2、输入上拉模式

3、输入下拉模式

4、高阻态模拟输入模式

注意：此模式的时候，信号不经过TTL施密特触发器

2、I/O引脚（两个虚线框右侧）

我们可以看到，这里有2个电阻，2个二极管。在配置为输入模式时，通过上下拉电阻和开关（可以通过寄存器控制开关状态）把输入线电平拉高或者降低，电阻值大概在40kΩ。这里两个保护二极管，可以理解为这两个二极管将外部输入的电压钳制在VDDIOX和Vss 之间（一般是VDD和GND），从而防止过高或过低的电流进入，导致芯片损坏。

二、按键模块原理分析

1、原理图

通过原理图，我们可以发现其一段是保护电阻，另一端通过按钮接地

对引脚状态进行分析。

按键     状态 效果

按下      引脚接地，输入低电平

松开      引脚通过一个保护电阻接VDD，输入高电平

2、抖动问题

通过原理图，我们可以发现按键没有并联电容，因机械结构特性，在按下或者松开的瞬间，信号不可避免的会出现一些波动。

这个信号不好捕捉，百度找的图。我实测大概1ms左右。但是，对80M主频的单片机 来说，太慢了。所以消抖是一定要做的。

三、软件部分

1、cubemx配置

我们只需要将引脚功能配置为GPIO_Input。

2、代码示例

按键扫描程序

unsigned char key_scan(void)
{
  unsigned char unkey_val = 0;
  if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)    unkey_val = 1;
  if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)    unkey_val = 2;
  if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET)    unkey_val = 3;
  if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)    unkey_val = 4;
  return unkey_val;
}

按键功能实现。以上一篇的led 为例。这里的代码相对完善，当然我们完全可以对其进行优化以便适应要求。

unsigned char uwTick_key;
unsigned char uckey_val, uckey_down, uckey_old, uckey_up;
void key_proc(void)
{
  if ((uwTick - uwTick_key) < 50) return;//这里延时50ms，为了消抖，可满足大部分题目要求
  uwTick_key = uwTick;
  uckey_val - key_scan();
  uckey_down = uckey_val & (uckey_old ^ uckey_val);
  uckey_up = ~uckey_val & (uckey_old ^ uckey_val);
  uckey_old = uckey_val;
  switch (uckey_down)
  {
  
case 1:  led_disp(1);  break;
  
case 2:  led_disp(2);  break;
 case 3:  led_disp(3);  break;
  
case 4:  led_disp(4);  break;
 default: led_disp(0);  break;//注意上一节中的代码要修改，0是没有反应的
  }
}

四、问题

1、按键扫描相对消耗资源，是否有其他办法

当我们没有同时使用B1和B4按钮的时候，我们可以将引脚配置为GPIO_EXITx，并设置为External Interrupt Mode with Falling edge trigger detection或者External Interrupt Mode with Rising/Falling edge trigger detection这样我们就可以通过外部中断的形式获取按键状态。

这里以PA0（也就是B4按键）为例，此时PB0（B1按键）无法设置为外部中断0

只有按下按钮，产生了一个下降沿事件，才会进入外部中断，才会去执行按键相关程序。

而上升沿检测，主要是为了实现长短按的区分。具体需要根据实际情况去选择。

而代码上相对上面就会简洁许多。

void HAL_GPIO_EXIT_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) key_down=4;
}

总结

至此，GPIO（不含复用）部分的内容就粗略的讲完了，应对比赛就足够了。接下来就LCD屏幕了。