STM8S自学笔记-006 GPIO输入：按键输入 与 按键滤波

GPIO输入

在 《STM8S自学笔记-003 GPIO输出：点亮LED灯 and 跑马灯特效》中，我们曾经把LED的GPIO设置为推挽输出模式，而它只是GPIO输出功能中的一种。同样，GPIO的输入功能也不止有一种。

浮空输入，无中断

上拉输入，无中断

浮空输入，有中断

上拉输入，有中断

今天不讨论带有中断的的输入功能。

我的STM8S开发板上有3个按键，位置分别与3个LED对应，这些按键都有外部的上拉电阻。所以在初始化按键GPIO时，我们可以设置为浮空输入，也可以设置为上拉输入，两种设置方式对按键检测来说没有差别；如果没有外部上拉电阻，那就建议设置为内部上拉，以保证GPIO输入端口电压的稳定。

按键检测

目标功能

今天要实现的功能是：如果按住某个按键，那么，这个按键对应的LED就点亮，否则就熄灭。

对应代码

在Drv_GPIO.c中追加按键GPIO初始化、按键检查 共2个函数。同时，在Drv_GPIO.h中追加新增函数的声明与按键定义。

当前，完整的Drv_GPIO.c内容如下：

/**

  ******************************************************************************

  * @file    Drv_GPIO.c

  * @author  Elsa

  * @version V1.0.0

  * @date    7-August-2021

  * @brief

  ******************************************************************************

  */

  /* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "Drv_GPIO.h"

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/**

  * @brief  Initializes the LEDx according to the specified parameters.

  * @param  led_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void LED_Init(uint8_t led_map)

{

  if (led_map & LED1) GPIO_Init(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW);    //LED1 ON

  if (led_map & LED2) GPIO_Init(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW);    //LED2 ON

  if (led_map & LED3) GPIO_Init(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW);    //LED3 ON  

}

/**

  * @brief  Light on the specified LEDs.

  * @param  led_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void LED_On(uint8_t led_map)

{

  if (led_map & LED1) GPIO_WriteLow(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED2) GPIO_WriteLow(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED3) GPIO_WriteLow(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN);

}

/**

  * @brief  Light off the specified LEDs.

  * @param  led_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void LED_Off(uint8_t led_map)

{

  if (led_map & LED1) GPIO_WriteHigh(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED2) GPIO_WriteHigh(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED3) GPIO_WriteHigh(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN);

}

/**

  * @brief  Blink the specified LEDs.

  * @param  led_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void LED_Reverse(uint8_t led_map)

{

  if (led_map & LED1) GPIO_WriteReverse(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED2) GPIO_WriteReverse(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED3) GPIO_WriteReverse(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN);

}

/**

  * @brief  Control the specified LEDs.

  * @param  led_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void LED_Control(uint8_t led_map)

{

  if (led_map & LED1) GPIO_WriteLow(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN);

  else                GPIO_WriteHigh(LED1_GPIO, LED1_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED2) GPIO_WriteLow(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN);

  else                GPIO_WriteHigh(LED2_GPIO, LED2_GPIO_PIN);

  if (led_map & LED3) GPIO_WriteLow(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN);

  else                GPIO_WriteHigh(LED3_GPIO, LED3_GPIO_PIN);

}

/**

  * @brief  Initializes the KEYx according to the specified parameters.

  * @param  key_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

void KEY_Init(uint8_t key_map)

{

  if (key_map & KEY1) GPIO_Init(KEY1_GPIO, KEY1_GPIO_PIN, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);    //KEY1

  if (key_map & KEY2) GPIO_Init(KEY2_GPIO, KEY2_GPIO_PIN, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);    //KEY2

  if (key_map & KEY3) GPIO_Init(KEY3_GPIO, KEY3_GPIO_PIN, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT);    //KEY3

}

/**

  * @brief  Read input of specified KEYs.

  * @param  key_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

uint8_t KEY_Read(uint8_t key_map)

{

  uint8_t result = 0;

  if (key_map & KEY1 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY1_GPIO, KEY1_GPIO_PIN) == RESET)

    result |= KEY1;

  if (key_map & KEY2 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY2_GPIO, KEY2_GPIO_PIN) == RESET)

    result |= KEY2;

  if (key_map & KEY3 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY3_GPIO, KEY3_GPIO_PIN) == RESET)

    result |= KEY3;

  return result;

}

/***************************************************************END OF FILE****/

当前，完整的Drv_GPIO.h内容如下：

/**

  ******************************************************************************

  * @file    Drv_GPIO.h

  * @author  ANNA

  * @version V1.0.0

  * @date    03-August-2021

  * @brief   This file contains the headers of the Drv_GPIO.c

  ******************************************************************************

  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __DRV_GPIO_H

#define __DRV_GPIO_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "main.h"

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/

/* Exported defines ----------------------------------------------------------*/

//Maps of LEDx

#define LED(n)  ((uint8_t)(0x01<<(uint8_t)(n-1)))

#define LED1    LED(1)

#define LED2    LED(2)

#define LED3    LED(3)

//GPIO Definition of LEDx

#define LED1_GPIO         GPIOC

#define LED1_GPIO_PIN     GPIO_PIN_3

#define LED2_GPIO         GPIOC

#define LED2_GPIO_PIN     GPIO_PIN_4

#define LED3_GPIO         GPIOD

#define LED3_GPIO_PIN     GPIO_PIN_2

//Maps of KEYs

#define KEY(n)  ((uint8_t)(0x01<<(uint8_t)(n-1)))

#define KEY1    KEY(1)

#define KEY2    KEY(2)

#define KEY3    KEY(3)

//GPIO Definition of KEYx

#define KEY1_GPIO         GPIOB

#define KEY1_GPIO_PIN     GPIO_PIN_3

#define KEY2_GPIO         GPIOD

#define KEY2_GPIO_PIN     GPIO_PIN_3

#define KEY3_GPIO         GPIOD

#define KEY3_GPIO_PIN     GPIO_PIN_7

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/

/* Exported variables --------------------------------------------------------*/

/* Exported function prototypes ----------------------------------------------*/

void LED_Init(uint8_t led_map);

void LED_On(uint8_t led_map);

void LED_Off(uint8_t led_map);

void LED_Reverse(uint8_t led_map);

void LED_Control(uint8_t led_map);

void KEY_Init(uint8_t key_map);

uint8_t KEY_Read(uint8_t key_map);

#endif

/***************************************************************END OF FILE****/

【提示】

在Drv_GPIO.c中，定义了LED和KEY初始化和操作函数，这些函数的入口是我们自己定义的LED1/2/3和KEY1/2/3，与STM8的底层寄存器无关。也就是说，在调用这些函数时，不会直接调用这些MCU的底层寄存器，而是通过我们自定义的（入口）接口来实现对应的功能。所以，可以将Drv_GPIO.h中形如

#define LED1_GPIO         GPIOC

#define LED1_GPIO_PIN     GPIO_PIN_3

的代码块全部移入Drv_GPIO.c。

功能实现

在主函数中，添加下述代码，实现按键检测与LED显示：

/**

  * @brief  Main program.

  * @param  None

  * @retval None

  */

void main(void)

{

  static uint8_t key_value;

  CLOCK_HSE(CLK_PRESCALER_CPUDIV1);

  KEY_Init(KEY1 | KEY2 | KEY3);

  LED_Init(LED1 | LED2 | LED3);

  while (1)

  {

    /* Key_Scan */

    key_value = KEY_Read(KEY1 | KEY2 | KEY3);

    /* Led Show */

    if (key_value & KEY1)

      LED_On(LED1);

    else

      LED_Off(LED1);

    if (key_value & KEY2)

      LED_On(LED2);

    else

      LED_Off(LED2);

    if (key_value & KEY3)

      LED_On(LED3);

    else

      LED_Off(LED3);

  }

}

按键滤波

虽然开发板在按键的硬件层面上，从相应的GPIO口各引出了一个接地的滤波电容，但是按下后仍可能有抖动。对此，我们可以从软件上进行滤波。

延时滤波

延时滤波是一种简便的办法。在学校里做单片机实验时，我们就用过这种方法；但在工作中，我从没在按键检测函数里面加过“无用的”延时函数。

 if (key_map & KEY1 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY1_GPIO, KEY1_GPIO_PIN) == RESET)

 {

  Delay_1ms(7);

  if (key_map & KEY1 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY1_GPIO, KEY1_GPIO_PIN) == RESET)

  {

  result |= KEY1;

  }

 }

循环滤波

循环滤波可能是最为常见的按键软件检测方法。它要求在按键按下的情况呈现一定规律时，就认为按下有效。

在本例中，我设定的规律是：按键连续按下100次。那么，对应的修改是：

/**

  * @brief  Read input of specified KEYs.

  * @param  key_map : This parameter contains the pin number

  * @retval None

  */

uint8_t KEY_Read(uint8_t key_map)

{

  volatile uint8_t result = 0;

  static uint8_t count[3] = {0};

  /* Cyclic filtering */

  count[0] = (key_map & KEY1 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY1_GPIO, KEY1_GPIO_PIN) == RESET)? (++count[0]):0;

  count[1] = (key_map & KEY2 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY2_GPIO, KEY2_GPIO_PIN) == RESET)? (++count[1]):0;

  count[2] = (key_map & KEY3 != RESET && GPIO_ReadInputPin(KEY3_GPIO, KEY3_GPIO_PIN) == RESET)? (++count[2]):0;

  /* Overflow check */

  count[0] = (count[0] >= 250)? 250:count[0];

  count[1] = (count[1] >= 250)? 250:count[1];