蓝桥杯嵌入式 按键

### 蓝桥杯嵌入式比赛中的按键设计与实现 在蓝桥杯嵌入式比赛中，按键的设计和实现是一个常见的考点。通常情况下，参赛者需要基于指定的硬件平台（如CT117E-M4开发板）完成按键的功能配置和逻辑处理[^3]。 #### 按键的工作原理 按键是一种常用的输入设备，在嵌入式系统中用于触发特定事件或改变系统的运行状态。其基本工作原理是通过检测电平的变化来判断按键的状态。当按键按下时，对应的GPIO引脚会从高电平变为低电平（或者相反），从而触发中断或轮询机制下的状态变化检测[^1]。 #### GPIO配置 为了实现按键功能，首先需要对微控制器上的通用输入/输出端口（GPIO）进行初始化设置。以下是典型的GPIO配置过程： ```c // 配置GPIO引脚作为输入模式 void GPIO_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 启用GPIOA时钟 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 设置PA0为输入模式 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // 选择引脚 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮动输入模式 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); } ``` 上述代码片段展示了如何将STM32的一个GPIO引脚配置为浮动输入模式，以便读取外部按键信号。 #### 中断方式实现按键检测 除了简单的轮询方法外，还可以利用外部中断的方式来提高效率并减少CPU占用率。以下是一个使用EXTI（External Interrupt Line）模块的例子： ```c // 初始化外部中断线 void EXTI_Init(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; // 配置NVIC优先级组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 配置EXTI线路0 EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 使用EXTI线0 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 开启EXTI线 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); // 配置NVIC使能对应中断通道 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 对应EXTI0中断向量 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01; // 抢占优先级 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; // 子优先级 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断通道 NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); } // 外部中断服务函数 void EXTI0_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) { // 判断是否有中断发生 // 执行按键响应操作 KeyPressedHandler(); // 自定义按键处理函数 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除中断标志位 } } ``` 此部分代码实现了对外部按键按压事件的实时捕获，并调用了`KeyPressedHandler()`函数来进行具体业务逻辑处理[^2]。 #### 去抖动处理 实际应用中，机械按键可能存在接触不稳定的情况，即所谓的“抖动”。这会导致多次误触的发生。因此，在编写按键控制程序时，必须加入去抖动措施。一种简单有效的方法是在检测到一次有效的高低电平转换之后延迟一段时间再重新确认当前状态是否仍然保持不变。 ```c #define DEBOUNCE_DELAY_MS 20U uint8_t IsKeyStable(uint8_t pinState) { uint32_t startTime = HAL_GetTick(); while ((HAL_GetTick() - startTime) < DEBOUNCE_DELAY_MS) { if (ReadPinState() != pinState) return FALSE; // 如果中途发生变化，则认为未稳定 } return TRUE; // 经过延时期间无变化则视为已稳定 } ``` 以上代码提供了一种基于时间戳的方式去除按键抖动的影响。 ---