06-CubeMx+Keil+Proteus仿真STM32 - GPIO（五）

本文例子参考《STM32单片机开发实例——基于Proteus虚拟仿真与HAL/LL库》
源代码：https://github.com/LanLinnet/STM32F103R6

项目要求

实现矩阵键盘扫描，当按下任意一个按钮时，数码管立即显示当前按下按钮对应键值。

硬件设计

1. 在第一节的基础上，在Proteus中添加电路如下图所示，其中我们添加了一个排阻RX8、一个1位共阳极数码管7SEG-MPX1-CA、一组由按钮BUTTON构成的矩阵键盘。
   
   判断究竟是那个按键被按下了，有很多方法：逐行扫描、逐列扫描和行列反转扫描等。我们在此处使用行扫描法。
   根据电路图，我们将4X4矩阵式键盘行连接至PB0-PB3，列连接到PB4-PB7，行扫描法的步骤如下：
   （1）初始化，所有键盘行线均输出高电平；
   （2）键盘行线PB0-PB3依次输出低电平，当某个按键被按下，其相应的列线也输出低电平，通过读取PB4-PB7的值可知是哪一列被按下；
   （3）回到第（2）步，继续循环检测。

2. 打开CubeMX，按照建立工程，配置PC0-PC7、PB0-PB3引脚为GPIO_Output，PB4-PB7为GPIO_Input。
   

3. 点击“Project Manager”--“Advanced Settings”，将GPIO的库改为LL库（我们后面需要用到LL库中的函数），点击“Generator Code”生成Keil工程。
   

软件编写

1. 本次我们需要实现7段共阳极数码管，其段表如下所示：

   0xc0，//0
   0xf9，//1
   0xa4，//2
   0xb0，//3
   0x99，//4
   0x92，//5
   0x82，//6
   0xf8，//7
   0x80，//8
   0x90，//9
   0x88，//A
   0x83，//B
   0xc6，//C
   0xa1，//D
   0x86，//E
   0x8e, //F
   0x00, //全亮
   0xff  //熄灭
   

2. 点击“Open Project”在Keil中打开工程，双击“main.c”文件。

3. 本次仿真我们用到写端口输出函数LL_GPIO_WriteOutputPort()，其官方文档API介绍如下图所示。
   
   还用到了读端口输入函数LL_GPIO_ReadInputPort()，其官方文档API介绍如下图所示。
   

4. 我们需要通过查表的方式读取数码管的段码，所以我们先在函数的最开始设置一个数组存放数码管的段码。

   /* USER CODE BEGIN PV */
   const uint8_t SegmentCodes[]=
   {
   0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99,
   0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90,
   0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e
   };
   /* USER CODE END PV */ 
   

   通过循环的方式，我们依次将行线设置为低电平，并根据列线的电平状态，计算键值KeyValue，并通过键值读取数码管段码数组中的值。
   所以我们先在main函数的最开始定义循环变量、键值和PB端口读取的值。

   /* USER CODE BEGIN 1 */
   int8_t i;  //循环变量
   uint8_t KeyValue = 0x10;  //按下的按键
   uint8_t ReadPB;  //读取PB端口的值
   /* USER CODE END 1 */
   

   在初始化过程中我们还要先将数码管设置为全灭状态，代码如下

   /* USER CODE BEGIN 2 */
   LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC, 0xff);  //初始化数码管（全灭）
   /* USER CODE END 2 */
   

   最后，我们在while循环中添加下面的代码

   /* USER CODE BEGIN WHILE */
   while (1)
   {
     for(i=0;i<4;i++)
     {
       LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOB,(0xfe<<i)|(0xfe>>(8-i)));  //PB0-PB3连接按键行，依次变为低电平
       ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);  //读取PB端口的值
       if((ReadPB & 0xf0)!=0xf0)  
       {
         HAL_Delay(20);  //消抖
         ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);
         if((ReadPB & 0xf0)!=0xf0)  //与0xf0按位与，看哪一列为低电平
         {
           switch(ReadPB & 0xf0)   //计算键值
           {
             case 0xe0: KeyValue = 4*i; break;    //第i行第0列
             case 0xd0: KeyValue = 4*i+1; break;  //第i行第1列
             case 0xb0: KeyValue = 4*i+2; break;  //第i行第2列
             case 0x70: KeyValue = 4*i+3; break;  //第i行第3列
             default:;
           }
         }
         do
           ReadPB = LL_GPIO_ReadInputPort(GPIOB);
         while((ReadPB & 0xf0)!=0xf0);
         HAL_Delay(20);
       }
     }
     if(KeyValue>=0 && KeyValue<=0xf)   //当键值介于0~15之间时输出到数码管
       LL_GPIO_WriteOutputPort(GPIOC,SegmentCodes[KeyValue]);
   /* USER CODE END WHILE */
   
   /* USER CODE BEGIN 3 */
   }
   /* USER CODE END 3 */
   

联合调试

1. 点击运行，生成HEX文件。
2. 在Proteus中加载相应HEX文件，点击运行，当按下按键时，数码管会显示对应的键值。