基于STM32的按键控制与外部中断实例详解

风吹过后 · 发表于 2022-8-2 10:10

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**基于STM32的按键控制与外部中断实例详解
**为了减少重复的内容，所以将外部中断的例程与按键控制实例
放在一起学习。
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因为涉及的内容较多，这里大体说一下整片文章的内容分布：
1)、按键控制实例
1、按键的相关信息描述
2、按键的初始化代码实现
3、常用按键检测及控制代码(主要学习其实现思路)
2)、外部中断实例
1、外部中断的相关信息描述
2、外部中断的初始化代码实现

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==================================华丽的分界线=================================
//=========================按键控制实例=============================//
==================================华丽的分界线=================================

首先，先来讲述简单的按键控制，下面来看看按键是什么东西，开发的时候按键又有哪些要注意的事情.

释义：
按键开关是一种电子开关，属于电子元器件类，使用时以满足操作力的条件向开关操作方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即断开，其内部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。

一般在开发中涉及按键的一般是按键消抖。按键消抖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。也就是在闭合及断开的那一瞬间会有一小段的不稳定状态，即伴随着连续的抖动。按键在电路中一般也就0跟1两中状态，正常情况下，按键没有按下的情况下，按键所连的引脚状态一般都是为1。原因是一般会在引脚上加上一个上拉，然后再与按键相连，按键的另一端接地，所以在按键没有按下的情况下，引脚返回的一般都是高电平，这是电路决定的。如下图：

按键的抖动就是介于1跟0的不定状态。所以为了取得稳定状态，需要在延迟取状态值，也就是既然知道有抖动存在了，那么就把取值的时间延迟一下。还有一个东西跟抖动有关，那就是触发沿的设置，比如上升沿和下降沿的触发。上升沿是按键松开后那一瞬间，电平从0到1的过程，下降沿就与之相反，也就是按键按下的一瞬间，电平从1降为0的过程。边沿触发一般会用在外部中断的过程中。下面的内容也会讲到。
按键相对来说比较简单，按键的初始化跟LED和BEEP蜂鸣器几乎一致，不同之处也就在于按键是输入设备，所以GPIO的模式上一般选为输入模式，紧接着就要设置上拉/下拉输入模式，最后设置初始状态，这个要根据电路来间接。
//=======================key.c===============================//
/************************************************
  接口：
   key0引脚接在 PE4 低电平有效
key1引脚接在 PE3 低电平有效
   key_up引脚接在 PA0 高电平有效
************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "key.h"
#include "delay.h"

void key_Init(void)
{
  RCC ->APB2ENR |= 1 << 2;//使能 PORTA 时钟
  RCC ->APB2ENR |= 1 << 6;//使能 PORTE 时钟

  //key_up配置
  GPIOA ->CRL &= ~(15 << 0);//先设置输入模式
  GPIOA ->CRL |= 1 << 3; //PA.0 下拉输入模式
  GPIOA ->ODR &= ~(1 << 0); //设置下拉，即设置初始状态为低电平

  //key1配置
  GPIOE ->CRL &= ~(3 << 13);//先设置输入模式
  GPIOE ->CRL |= 1 << 15; //PE.3 上拉输入模式
  GPIOE ->ODR |= 1 << 3; //设置上拉，即设置初始状态为高电平

//key0配置
  GPIOE ->CRL &= ~(3 << 17);//先设置输入模式
  GPIOE ->CRL |= 1 << 19; //PE.4 上拉输入模式
  GPIOE ->ODR |= 1 << 4; //设置上拉，即设置初始状态为高电平

}

/*************************************************************
**功能：按键处理函数
**输入参数：无
**输出参数：
//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;
//0，没有任何按键按下
//1，KEY0 按下
//2，KEY1 按下
//3，KEY_UP 按下即 WK_UP
**注  释：注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY_UP!!
***********************************************************/
u8 KEY_Scan(u8 mode)
{
static u8 key_up=1; //按键按松开标志

IF(mode)key_up=1; //支持连按
if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))
{
delay_ms(10); //去抖动
key_up=0;
if(KEY0==0)return 1;
else if(KEY1==0)return 2;
else if(WK_UP==1)return 3;
}
else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)key_up=1;

return 0;// 无按键按下
}

//======================================================//
注释：按键检测函数，原理是检测按键的电平，而mode的作用就是一直把key_up置1，那么就会一直进入按键按下的检测，而不会进入按键松开的检测。
if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||WK_UP==1))这句是进行按键按下的检测，
else if(KEY0==1&&KEY1==1&&WK_UP==0)这句是进行按键松开的检测。
如果没有按键按下的话，虽然key_up为1，但是没有按键，那么就只会返回0。
==================================华丽的分界线=================================
//===========================key.h===========================//

#ifndef __KEY_H_
#define __KEY_H_

#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#define KEY0 PEin(4) //PE4
#define KEY1 PEin(3) //PE3
#define WK_UP PAin(0) //PA0 WK_UP 即 KEY_UP

#define KEY0_PRES 1  //KEY0 按下
#define KEY1_PRES  2  //KEY1 按下
#define WKUP_PRES 3 //KEY_UP 按下(即 WK_UP/KEY_UP)
extern void key_Init(void);
extern u8 KEY_Scan(u8 mode);
#endif

//======================================================//

==================================华丽的分界线=================================
//==========================main.c============================//
/*************************************************************
**功能：按键处理函数
//1，KEY0 按下控制LED0
//2，KEY1 按下控制LED1
//3，KEY_UP 按下即 WK_UP 控制蜂鸣器
***********************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"

int main(void)
{
   u8 key=0;
   Stm32_clock_Init(9); //系统时钟设置
   delay_init(72); //延时初始化
   led_Init();//LED初始化
   beep_Init(); //beep初始化
   key_Init();    //key初始化
while(1)
{
key=KEY_Scan(0); //得到键值
if(key)
{
switch(key)
{
case WKUP_PRES:  //控制蜂鸣器
GPIOB ->ODR |= (1 << 8);//PB.8 输出高,即蜂鸣器开
delay_ms(10000);//延时
GPIOB ->ODR &= ~(1 << 8);//PB.8 输出低，即蜂鸣器关
break;

case KEY1_PRES: //控制 LED1
GPIOB ->ODR &= ~ (1 << 5);//PB.5输出低电平，即点亮LED
delay_ms(10000); //延时
GPIOB ->ODR |= 1 << 5;//PB.5输出高电平，即灭掉LED
break;

case KEY0_PRES: //控制 LED0
GPIOE ->ODR &= ~(1 << 5); //PB.5输出低电平，即点亮LED
delay_ms(10000); //延时
GPIOE ->ODR |= 1 << 5;//PB.5输出高电平，即灭掉LED
break;
}
}
else delay_ms(10);

}
}
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接着下面将进行外部和中断的讲解，讲之前先对中断先做一定了解。

//============================百度搜索==========================//
简介：
中断是处理器处理外部突发事件的一个重要技术。它能使处理器在运行过程中对外部事件发出的中断请求及时地进行处理，处理完成后又立即返回断点，继续进行处理器原来的工作。引起中断的原因或者说发出中断请求的来源叫做中断源。根据中断源的不同，可以把中断分为硬件中断和软件中断两大类，而硬件中断又可以分为外部中断和内部中断两类。

外部中断一般是由计算机外设发出的中断请指求，如：键盘中断、打印机中断、定时器中断等。外部中断是可以屏蔽的中断，也就是说，利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备的中断请求。

内部中断是指因硬件出错（如突然掉电、奇偶校验错等）或运算出错（除数为零、运算溢出、单步中断等）所引起的中断。内部中断是不可屏蔽的中断。

软件中断其实并不是真正的中断，它们只是可被调用执行的一般程序。

优先级：
CPU为了处理并发的中断请求，规定了中断的优先权，中断优先权由高到低的顺序是：（1）除法错、溢出中断、软件中断（2）不可屏蔽中断（3）可屏蔽中断（4）单步中断。
//======================================================//

我们要明确一点，就是所有的端口都有外部中断的能力，但是为了使用外部中断线，端口必须配置为输入模式。
外部中断的配置过程步骤如下：

1)、设置GPIO口为输入
2)、开启GPIO口复用时钟，设置GPIO口与中断线的映射关系。
3)、开启与该GPIO口相对的线上中断/事件，设置触发条件。
4)、配置中断分组(NVIC)，并使能中断。
5)、编写中断服务函数。

其中我们的外部中断初始化函数就是需要做前面的4步，然后再编写中断服务函数。
说到底其实一个中断要做的事有：使能中断、中断分组、屏蔽、IO口映射。完成以上工作就是一个完整的中断设置。
具体外部中断的配置如下：
==================================华丽的分界线=================================
//下面的设置是以人体红外热释电模块为例的一个外部中断，当然也可以选用按键的电平的边沿触发的来写一个外部中断。只要会用外部中断的初始化设置，那么用其他的模块来设置外部中断都是没问题的。
//==========================exti.c============================//
#include "EXTI.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "beep.h"

#define RENTIPAin(5)//PA5
u8 flag=0;

//PA5红外人体感应的引脚
void EXTIX_Init(void)
{
//1)先设置IO为输入模式
RCC ->APB2ENR |= 1 << 2;//使能 PORTA 时钟
GPIOA->CRL&=0XFF0FFFFF;  //PA5设置成输入
GPIOA->ODR &=~(1<<5);//设置PA5下拉

//2)开启IO口复用时钟，设置IO口与中断线的映射关系
RCC->APB2ENR|=0x01;//使能io复用时钟
AFIO->EXTICR[1] &=0xff0f; //EXTI5映射到PA5

//3)开启与该IO口相对的线上中断/事件,设置触发条件
  EXTI->IMR|=1<<5;//开启line BITx上的中断(EXTI->IMR是中断屏蔽寄存器)
// EXTI->IMR&=~(1<<5);  //屏蔽exti5线上的中断

//EXTI->EMR是事件屏蔽寄存器
//EXTI->EMR|=1<<BITx;//不屏蔽line BITx上的事件 (如果不屏蔽这句,在硬件上是可以的,但是在软件仿真的时候无法进入中断!)

EXTI->RTSR|=1<<5;//Exti5上事件上降沿触发
//EXTI->FTSR|=1<<5;//Exti5上事件下降沿触发

//4)配置中断分组(NVIC),并使能中断
MY_NVIC_Init(2,3,EXTI9_5_IRQn,2);//抢占2，子优先级3，组2
//5)编写中断服务函数

}

//中断服务函数
void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
if(RENTI==1) //有人
{
flag=1;//设置标志位为1，在main函数里标志位被清零
}
EXTI->PR=1<<5; //清除 LINE4 上的中断标志位
}
===================================================================
在写外部中断的时候有几个问题困惑我的有：
1、中断线的映射问题，就是怎么把PA5映射收到EXTI5？
2、中断服务函数的书写，一开始还以为EXTI1的中断服务函数是EXTI1_IRQHandler();那么EXRTI5肯定是EXTI5_IRQHandler();了可是这是错的。

解答区：
1、中断线的映射问题。最主要的语句是
AFIO->EXTICR[1] &=0xff0f; //EXTI5映射到PA5
这句AFIO->EXTICR[1] 是什么意思呢？右键调进去查看以后是


它相对应的是4个外部中断配置寄存器，每个寄存器有32个位，但是高16位是保留的，有效的就只有低16位，即15~0位。

且看外部中断的配置寄存器，外部中断的寄存器有4个，它分为AFIO_EXTICR1、AFIO_EXTICR2、AFIO_EXTICR3、AFIO_EXTICR4，也就是EXTICR[0]~EXTICR[3]，只是在寄存器里从0开始。如下图所示：
（就AFIO->EXTICR[1] &=0xff0f; 而言，它的意思呢，就是设置PA5的中断线为EXTI5，因为是PA端口，那么依寄存器的0000为PA端，那么PA5怎么表示呢，其实就从值的赋值上选定的，0xff0f 依次为7 6 5 4的顺序，再如 AFIO->EXTICR[0]|=0X0020; 就是将EXTI1映射到PC1）

值得非常注意的是：通过AFIO_CRX配置GPIO线上的外部中断/事件，必须先使能AFIO时钟。切记！切记！这很重要！





2、中断处理函数的书写问题。



如图所示，所有中断线的中断服务函数依次为
void EXTI0_IRQHandler(void);
void EXTI1_IRQHandler(void);
void EXTI2_IRQHandler(void);
void EXTI3_IRQHandler(void);
void EXTI4_IRQHandler(void);
void EXTI9_5_IRQHandler(void);
void EXTI15_10_IRQHandler(void);

==================================华丽的分界线=================================
STM32的每个IO都可以作为外部中断的中断输入口。STM32F103的中断控制器支持19个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。
STM32F103 的19 个外部中断为：
线 0~15：对应外部 IO 口的输入中断。
线 16：连接到 PVD 输出。
线 17：连接到 RTC 闹钟事件。
线 18：连接到 USB 唤醒事件。
线 19：连接到以太网唤醒时间。

注意：通过AFIO_CRX配置GPIO线上的外部中断/事件，必须先使能AFIO时钟。(其实在STM32很多开发中，时钟就是生命。很多人就会问，为什么STM32的设计要那么麻烦呢，弄什么都要使能相关的时钟。其实这个很简单，很大一方面是为了处于功耗的考虑。如果没有用到的相关引脚一直处于工作状态，那么功耗这个就大了。)

  ==================================华丽的分界线=================================
================================== 截至 CSDN博客的博主->“zzwdkxx”的博文=================================

外部中断函数不能进入的原因分析分析，可能为以下几个方面：

1）GPIO或者AFIO的时钟没有开启；

* j) g: U+ S+ _' i) x3 f
2）GPIO和配置的中断线路不匹配；

" Y4 s1 c3 x2 t- U( k
3）中断触发方式和实际不相符合；
5 H* T  L  k: n9 }$ i

4）中断处理函数用库函数时，写错，经常可能出现数字和字母之间没有下划线；

. R- X1 {1 \# s- z
5）外部中断是沿触发，有可能检测不到沿，比如中断线是低电平（浮空输入），触发是下降沿触发，可能会出现一直是低电平,高电平的时候是一样的情况，电平持续       为高电平；

! \" ^3 f3 b; n5 @. |
6）没有用软件中断来触发外部中断，调用函数EXTI_GenerateSWInterrupt；，因为软件中断先于边沿中断处理。

9 v8 i+ \2 H. \2 X, ~- k+ N" Z
- e$ {  e( j7 ?+ x! c( N; I
/*************************************************************************************/
" o  V' n3 U+ t5 M  b9 k( l0 C

PS:如有错误，欢迎指错！期待学习！

2 `! n. ^! d/ k! ^$ H
/*************************************************************************************/

Crash · 发表于 2022-8-2 10:54

认真学习技术上的知识，(*^▽^*)

Ele_insect · 发表于 2022-8-2 14:08

认真学习学习，(*^▽^*)

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