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【西门子杯工业嵌入式-3-如何使用KEY】

java 2025/6/25 19:30:59

西门子杯工业嵌入式-3-如何使用KEY

一、课程概述
- 1.1 本讲主题
- 1.2 学习目标
二、GPIO输入原理与按键特性
- 2.1 常开按键工作方式
- 2.2 按键抖动现象
- 2.3 消抖方式
三、实验功能设计
- 3.1 控制逻辑描述
- 3.2 引脚资源分配
四、程序结构与文件组织
- 4.1 文件模块划分
五、关键代码解析
- 5.1 宏定义（key.h & led.h）
- 5.2 按键初始化（key.c）
- 5.3 按键状态读取（含软件消抖）
- 5.4 LED控制逻辑（function.c 中主循环）
六、项目配置与调试要点
- 6.1 工程结构管理
- 6.2 断电操作提示
七、实验效果演示
- 7.1 实验现象
八、课程总结与思考
- 8.1 本讲收获
- 8.2 思考题

链接: B站视频

一、课程概述

1.1 本讲主题

本讲主要讲解如何将GD32F4的GPIO口作为输入端使用，通过读取按键的状态控制LED灯的开关，实现基本的人机交互控制逻辑。

1.2 学习目标

了解GPIO输入的基本原理。

学会处理按键抖动问题（软件消抖）。

掌握使用GPIO读取按键状态的方法。

实现3个按键控制2个LED的实验功能。

熟悉结构化编程方式（文件模块化、宏定义管理硬件资源）。
在这里插入图片描述

二、GPIO输入原理与按键特性

2.1 常开按键工作方式

按键在未按下时是断开的，按下时闭合。

所以在未按下时，GPIO引脚读取到的是高电平。

按下后，通过拉低引脚，读取到的是低电平。
在这里插入图片描述

2.2 按键抖动现象

按键在闭合或断开的瞬间会出现快速抖动（机械弹性引起）。

抖动持续时间约为5ms~20ms，导致读取状态不稳定。

必须采取消抖处理以确保程序逻辑的准确性。

2.3 消抖方式

硬件消抖：通过电容、RC电路过滤抖动（更稳定但成本增加）。

软件消抖：程序中加入延时避开抖动阶段（本实验使用）。

检测到按下状态 → 延时 → 再次确认状态 → 返回有效状态。

加入等待松手逻辑，防止按住不放被重复触发。

三、实验功能设计

3.1 控制逻辑描述

使用三个独立按键控制两个LED灯的状态：
按键功能描述控制对象

按键	功能描述	控制对象
K1	状态翻转（亮↔灭）	LED1
K2	点亮LED	LED2
K3	熄灭LED	LED2

3.2 引脚资源分配

自定义5个GPIO端口：

2个用于LED输出。

3个用于按键输入。

所有定义通过宏定义在头文件中实现，便于管理与移植。

四、程序结构与文件组织

4.1 文件模块划分

文件名	功能描述
key.h / key.c	按键 GPIO 初始化与状态读取
led.h / led.c	LED 初始化与控制逻辑
function.c	主循环控制逻辑

五、关键代码解析

5.1 宏定义（key.h & led.h）

为每个按键和LED定义宏，例如：

#define KEY1_PIN GPIO_PIN_0
#define KEY1_PORT GPIOA
#define LED1_PIN GPIO_PIN_5
#define LED1_PORT GPIOB

5.2 按键初始化（key.c）

void key_init(void) {rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); // 启用端口时钟gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, KEY1_PIN | KEY2_PIN | KEY3_PIN);
}

在这里插入图片描述

5.3 按键状态读取（含软件消抖）

uint8_t key_state(uint16_t pin, uint32_t port) {if (gpio_input_bit_get(port, pin) == RESET) {delay_1ms(10);  // 软件延时消抖if (gpio_input_bit_get(port, pin) == RESET) {while (gpio_input_bit_get(port, pin) == RESET); // 等待释放return 1;}}return 0;
}

在这里插入图片描述

5.4 LED控制逻辑（function.c 中主循环）

while (1) {if (key_state(KEY1_PIN, KEY1_PORT)) {gpio_bit_toggle(LED1_PORT, LED1_PIN);}if (key_state(KEY2_PIN, KEY2_PORT)) {gpio_bit_set(LED2_PORT, LED2_PIN);}if (key_state(KEY3_PIN, KEY3_PORT)) {gpio_bit_reset(LED2_PORT, LED2_PIN);}
}

在这里插入图片描述