蓝桥杯嵌入式之按位点灯 按键长按、短按、双击操作(附源码)_嵌入式短按长按

蓝桥杯嵌入式之按位点灯 按键长按、短按、双击操作(附源码)

GPIO引脚配置原理

STM32 的每个 IO 端口都有 7 个寄存器来控制，分别是：CRH、CHL、ODR、IDR、BSRR、BRR、LCLK，加上APB2 外设时钟使能寄存器ACC->APB2ENR就可以实现对IO口的所有操作了。不管是库函数还是HAL库究其根源都是通过控制这几个寄存器实现的。
各个寄存器功能如下：

1. CRH和CRL寄存器：IO 口的模式和输出速率控制寄存器。此寄存器共32位，一个IO口共需要四位进行配置，因为一组IO口共16位，所以采用CRH和CRL共同控制一组IO口，其中CRH控制高8位，CRL控制低8位。控制图如下：
   
   从图中可以看出：对于一个IO口的控制，高2位(CNFy)为输出模式设置位，低2为(MODEy)为输入模式和输出速度设置位。如配置A0口为输出速度为50M的推挽输出模式：首先对CRL的最低4位清0，对CRL按位与0XFFFFFFF0，然后在低4位按位或上3。所以对CRL的最终配置为：GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0；GPIOA->CRL|=3<<0。这样就实现了不影响A组口中其他位配置且对A0进行配置的目的(或写为：GPIOA->CRL=GPIOA->CRL&0XFFFFFFF0|3<<0)。
   注：IO 口寄存器必须要按 32 位字被访问,即使按位操作不是32位也会在其前面进行补0至32位后再进行按位操作。
2. ODR和IDR寄存器
   ODR为32位读写寄存器，只使用的低16位控制IO口的输出电平。
   
   ODR的低16位对应一组IO口的16位，当对其写入0时输出低电平，写入为1时输出高电平；也可以对其进行读去当前IO口的输出电平操作，输出高电平为1，输出低电平为0。
   如：控制A6输出为高电平，A6为第七位，需要先清空第七位再对第七位赋值1。GPIOA->ODR&=~0X00000040;GPIOA->ODR|=0X00000040;也可以写为：GPIOA->ODR=GPIOA->ODR& ~0X00000040 |(1<<6)。
   如：读取A6输出电平，将读取的ODR数据按位与上所读位为1其他位为0的数，再右移所读位到最低位。GPIO_PIN_STATE=(GPIOA->ODR & (1<<6))>>6;
   注：ODR是对设置为输出模式的引脚进行控制。
   INR为32为只读寄存器，只使用低16为读取引脚的输入电平。
   
   引脚设置为输入模式后，可以通过IDR寄存器读取引脚输入状态。如：读取引脚A3的输入状态。先按位与上A3所在的第四位为1其他为0的数，再右移3位使检测位到达最低位。GPIO_PIN_STATE=(GPIOA->INR&(1<<3))>>3;
3. BSRR和BRR寄存器
   BSRR为32位寄存器，其中高16位为IO口高电平输出控制位，低16位位IO口低电平控制位。
   
   高16位写1时是对ODR进行清0操作，低16位写1时是对ODR进行写1操作，此寄存器只有写1有效，写0无效，所以对其某一位进行操作时可以不用管其他位。
   如：设置A5输出为低电平,低电平由高16位控制，所以对其高16位的第五位设置为1。 GPIOA->BSRR=GPIOA->BSRR&(1<<(5+16));
   BRR 寄存器是端口位清除寄存器，作用和BSRR的高16位相同。
   注：BSRR和BRR最终都是操作ODR，所以可以直接控制ODR，简化代码复杂度。
4. SCKR寄存器为32位读写寄存器
   
   第16位为锁键，当其值为1时可以对IO口进行解锁与锁定，0至15位为IO开关位，1为锁定0为不锁定。对16位写入如上图所示的序列进行开锁。
5. APB2 外设时钟使能寄存器(RCC->APB2ENR）
   
   其高16位保留，低16位分别为挂在APB2时钟线上的外设是否使能位，1为使能，0为非使能。当使用外设时使能相对应的时钟，不使用时为了降低功耗要及时关闭。
   以下代码为配置PD2为推挽输出模式且输出高电平

	RCC->APB2ENR|=1<<5;    //使能PORTD时钟	   	 
	GPIOD->CRL=GPIOD->CRL & 0XFFFFF0FF | (3<<8);  //PD.2 配置为推挽输出
    GPIOD->ODR=GPIOD->ODR & ~0X00000004 | (1<<2); //PD.2 输出高电平
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所以对IO口的控制并不难，记住这几个寄存器就OK了。

LED按位操作

点灯即为对IO口输出电平进行操作，正常点灯按位操作可以直接对ODR寄存器进行操作。
如：将A3置为高电平 GPIOA->ODR=GPIOA->ODR&~0X00000008 | (1<<3);
但是由于蓝桥杯开发板PC口连接了LCD和LED两种外设，所以使用了74HC573芯片对8为数据进行锁存处理。因此，单独对一个引脚直接进行操作是不方便的。所以我设置了一个LED控制函数如下所示：

void Disp_Led(uint8_t LED)
{
	GPIOC->ODR=(GPIOC->ODR&0X00FF) | 0XFF00;
	GPIOD->ODR=(GPIOD->ODR&~0X0004) | 0X0004;	
	GPIOD->ODR=(GPIOD->ODR&~0X0004) | 0X0000;	

	GPIOC->ODR=(GPIOC->ODR&0X00FF) | LED<<8;
	GPIOD->ODR=(GPIOD->ODR&~0X0004) | 0X0004;	
	GPIOD->ODR=(GPIOD->ODR&~0X0004) | 0X0000;	
}
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对此函数10ms执行一次，需要改变哪一位就对LED进行按位操作，如：点亮第0位，熄灭第一位。
LED=LED&~0X01 | 0X01; LED=LED& ~0X02 | 0X00;
什么时候需要改就什么时候对LED进行赋值，这样就实现了LED的按位操作。

按键长按、短按、双击操作

首先定义一个按键结构体如下：

struct 
	{
		uint8_t judge_sta;  //按键判断当前步骤
		uint16_t key_time1; //按键按下时间
		uint8_t key_time2;  //双击价格时间
		uint16_t key_sta;  //按键状态
		bool key_single;   //单击标志
		bool key_double;   //双击标志
		bool key_long;     //长按标志
	}Key_N[4];
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打开一个10ms的定时器中断，利用中断时间进行消抖和按下时间的判断，从而避免按键影响整体代码的扫描速度。以下代码在10ms的定时器中断中

		/*************按键**********************/
		Key_N[0].key_sta=GPIOB->IDR &(1);          //读取按键状态判断是否按下
		Key_N[1].key_sta=(GPIOB->IDR &(1<<1)) >>1; //读取按键状态判断是否按下
		Key_N[2].key_sta=(GPIOB->IDR &(1<<2)) >>2; //读取按键状态判断是否按下
		Key_N[3].key_sta=GPIOA->IDR &(1);          //读取按键状态判断是否按下
		for (uint8_t i=0;i<4;i++) //循环4个按键
		{
		switch (Key_N[i].judge_sta) //判断此时按键所处的状态
			{
				case 0 :{if(Key_N[i].key_sta==0) Key_N[i].judge_sta=1;}break; //确认按下
				case 1 :{if(Key_N[i].key_sta==0) Key_N[i].judge_sta=2;}break; //进行消抖
				case 2 : //判断是否抬起
						{
							if(Key_N[i].key_sta==1) Key_N[i].judge_sta=3;	//抬起则进入下个状态					
							else Key_N[i].key_time1++; //没抬起则进行时间累加

						}break;
				case 3 : //按键抬起状态
						{
							if(Key_N[i].key_sta==0) //判断是否再次按下双击
							{
								Key_N[i].judge_sta=4;	 //	进入下一个状态
							}
							else //没有再次按下进行时间累加
							{
								Key_N[i].key_time2++; //双击间隔时间自加
								if(Key_N[i].key_time2>30)  //设置双击时间间隔最大为300ms，过300ms还是没有再次按下，表明是单击或长按
								{//判断按下时间是否大于1s，大于1s为长按
									if(Key_N[i].key_time1>100) Key_N[i].key_long=1;
									else Key_N[i].key_single=1; //否则为短按
									Key_N[i].key_time1=0;  //按键按下时间标志清0
									Key_N[i].key_time2=0;	//是否双击按键时间清0
									Key_N[i].judge_sta=0;	//按键判断状态清0							
								}
							}

						}break;
				case 4 :{if(Key_N[i].key_sta==0) Key_N[i].judge_sta=5;}break;	//双击的第二次按下消抖			
				case 5 : //判断第二次是否抬起
						{
							if(Key_N[i].key_sta==1)  //抬起了
							{
								Key_N[i].key_double=1; //双击标志之一
								Key_N[i].key_time1=0;//按键按下时间标志清0
								Key_N[i].key_time2=0;	//是否双击按键时间清0
								Key_N[i].judge_sta=0;	//按键判断状态清0
							}
						}break;
			}
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完整工程

(链接：https://pan.baidu.com/s/1DbZ6YarBLwqGaJnvFC1RPg
提取码：al08)