GPIO输入—按键查询检测
12.1. 硬件设计
按键机械触点断开、闭合时，由于触点的弹性作用，按键开关不会马上稳定接通或一下子断开，使用按键时会产生图 12‑1中的带波纹信号，需要用软件消抖处理滤波，不方便输入检测。不过RT1052的GPIO引脚带有施密特触发器功能，使用该功能可以对信号实现消抖处理，见图 12‑2和图 12‑3，从而简化了软件的工作，软件只需要直接检测引脚的电平即可。
图 12‑1 按键抖动说明图
图 12‑1 按键抖动说明图图 12‑2施密特触发器的转换特性
图 12‑3 在CMOS模式和滞后模式（施密特触发器）下的接收器输出在核心板中包含了3个按键，其原理图见图 12‑4。
- POR_BUTTON
复位按键。该按键连接至RT1052的POR_B引脚，当该引脚为低电平时会引起RT1052芯片的复位（复位的基本现象是程序从头开始运行）。从按键的原理图可知，该按键在没有被按下的时候，引脚状态为高电平，当按键按下时，引脚状态为低电平(按键所在的电路导通，引脚接到地)。所以，平时POR_B引脚保持高电平，芯片正常运行，按下按键时产生复位。 - USER_BUTTON
这个引脚具有GPIO的功能，即我们可以把它设置成GPIO的输入模式，然后检测引脚的输入电平，即可判断按键是否被按下。 - on/off按键。on/off按键最为特殊
ONOFF 信号是 RT 的输入。 在参考手册的第 13.5 节中，当我们提到以下内容时： SNVS_LP 内部的 ONOFF 逻辑允许直接连接到 PMIC 或其他稳压器设备。 这意味着您可以将来自 PMIC 的信号直接连接到 ONOFF 引脚，以在电源电压消失或降至特定水平以下时关闭 RT。当您使用 ONOFF 按钮关闭 RT 时，与您通过软件将其发送到 SNVS 模式效果相同。
图 12‑4核心板上的按键原理,若你使用的实验板按键的连接方式或引脚不一样，只需根据我们的工程修改引脚即可，程序的控制原理相同。
12.2. 软件设计
同LED的工程，为了使工程更加有条理，我们把按键相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp_key.c”及“bsp_key.h”文件，这些文件也可根据您的喜好命名，这些文件不属于RT1052标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。12.2.1. 编程要点
- 定义按键的相关引脚；
- 配置引脚的MUX复用模式及PAD属性配置；
- 初始化GPIO目标引脚为输入模式；
- 编写简单测试程序，检测按键的状态，实现按键控制LED灯。
12.2.2. 代码分析
12.2.2.1. 按键引脚宏定义
同样，在编写按键驱动时，也要考虑更改硬件环境的情况。我们把按键检测引脚相关的宏定义到 “bsp_key.h”文件中，具体见代码清单 12‑1。代码清单 12‑1 按键检测引脚相关的宏（bsp_key.h文件）
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//WAUP按键
#define CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO GPIO5
#define CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO_PIN (0U)
#define CORE_BOARD_WAUP_KEY_IOMUXC IOMUXC_SNVS_WAKEUP_GPIO5_IO00
#define CORE_BOARD_WAUP_KEY_NAME "CORE_BORE_WAUP_KEY"
//MODE按键
#define CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO GPIO1
#define CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO_PIN (5U)
#define CORE_BOARD_MODE_KEY_IOMUXC IOMUXC_GPIO_AD_B0_05_GPIO1_IO05
#define CORE_BOARD_MODE_KEY_NAME "CORE_BORE_MODE_KEY"
#define KEY_ON 0 //低电平表示按下按键
#define KEY_OFF 1
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12.2.2.2. 按键 GPIO初始化驱动
利用上面的宏，编写按键的初始化驱动，这部分内容我们编写到bsp_key.c文件中，具体见代码清单 12‑2。代码清单 12‑2 按键GPIO初始化函数（bsp_key.c文件）
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/*************************第1部分**************************/
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "fsl_gpio.h"
#include "pad_config.h"
#include "./key/bsp_key.h"
/*************************第2部分**************************/
/* 所有引脚均使用同样的PAD配置 */
#define KEY_PAD_CONFIG_DATA (SRE_0_SLOW_SLEW_RATE| \
DSE_0_OUTPUT_DRIVER_DISABLED| \
SPEED_2_MEDIUM_100MHz| \
ODE_0_OPEN_DRAIN_DISABLED| \
PKE_1_PULL_KEEPER_ENABLED| \
PUE_1_PULL_SELECTED| \
PUS_3_22K_OHM_PULL_UP| \
HYS_1_HYSTERESIS_ENABLED)
/* 配置说明 : */
/* 转换速率: 转换速率慢
驱动强度: 关闭
速度配置 : medium(100MHz)
开漏配置: 关闭
拉/保持器配置: 使能
拉/保持器选择: 上下拉
上拉/下拉选择: 22K欧姆上拉
滞回器配置: 开启 （仅输入时有效，施密特触发器，使能后可以过滤输入噪声）*/
/*************************第3部分**************************/
/**
* @brief 初始化按键相关IOMUXC的MUX复用配置
* @param 无
* @retval 无
*/
static void Key_IOMUXC_MUX_Config(void)
{
/* 设置按键引脚的复用模式为GPIO，不使用SION功能 */
IOMUXC_SetPinMux(CORE_BOARD_WAUP_KEY_IOMUXC, 0U);
IOMUXC_SetPinMux(CORE_BOARD_MODE_KEY_IOMUXC, 0U);
}
/*************************第4部分**************************/
/**
* @brief 初始化按键相关IOMUXC的MUX复用配置
* @param 无
* @retval 无
*/
static void Key_IOMUXC_PAD_Config(void)
{
/* 设置按键引脚属性功能 */
IOMUXC_SetPinConfig(CORE_BOARD_WAUP_KEY_IOMUXC, KEY_PAD_CONFIG_DATA);
IOMUXC_SetPinConfig(CORE_BOARD_MODE_KEY_IOMUXC, KEY_PAD_CONFIG_DATA);
}
/*************************第5部分**************************/
/**
* @brief 初始化按键相关的GPIO模式
* @param 无
* @retval 无
*/
static void Key_GPIO_Mode_Config(void)
{
/* 定义gpio初始化配置结构体 */
gpio_pin_config_t key_config;
/** 核心板的按键，GPIO配置 **/
key_config.direction = kGPIO_DigitalInput; //输入模式
key_config.outputLogic = 1; //默认高电平（输入模式时无效）
key_config.interruptMode = kGPIO_NoIntmode; //不使用中断
/* 初始化按键 GPIO. */
GPIO_PinInit(CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO, CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO_PIN, &key_config);
GPIO_PinInit(CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO, CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO_PIN, &key_config);
}
/*************************第5部分**************************/
/**
* @brief 初始化控制KEY的IO
* @param 无
* @retval 无
*/
void Key_GPIO_Config(void)
{
/* 初始化GPIO复用、属性、模式 */
Key_IOMUXC_MUX_Config();
Key_IOMUXC_PAD_Config();
Key_GPIO_Mode_Config();
}
|
- 第1部分。包含库文件fsl_iomuxc.h及fsl_gpio.h，以便对IOMUXC及GPIO外设进行控制；包含pad_config.h及bsp_key.h以便配置PAD属性及使用前面定义的按键硬件信息相关的宏。
- 第2部分。定义宏KEY_PAD_CONFIG_DATA，它包含了按键使用的PAD属性配置，它与LED灯例程中最大的区别如下：
- 因为引脚要用于输入模式，所以关闭了输出驱动强度的控制。
- 期望引脚在按键没按下的时候有更加稳定的输入，所以设置了22K欧姆的上拉。
- 按键的输入信号存在抖动，所以使能了施密特触发器进行滤波。
- 第3部分。使用库函数IOMUXC_SetPinMux配置两个按键引脚的MUX复用选择为GPIO，本例子中也没有开启SION功能。此处大家可能会有疑惑，在LED灯例程中引脚配置为输出模式不需要开启SION，本例子按键引脚配置为输入模式也不需要开启SION，那这功能究竟是什么时候才必需的呢？在后面的《第15章LPI2C—读写EEPROM第21章 》会学习到I2C作为通讯总线它同时具有输入和输出的功能，这就是SION应用的领域。也就是说当引脚被配置成开漏模式的同时需要读取引脚的电平信号，那么必须开启SION。
- 第4部分。使用库函数IOMUXC_SetPinConfig配置两个按键引脚的PAD属性，PAD属性具体参考第2部分的内容。
- 第5部分。定义Key_GPIO_Mode_Config函数，其函数内部先是向GPIO初始化结构体赋值，把引脚初始化成输入模式以及不使用中断，其中的outputLogic成员赋值为1或0是不会影响引脚的默认电平的，这个成员的配置仅在引脚用于输出模式时有效。最后利用库函数GPIO_PinInit把该参数配置写入到两个按键对应的GPIO引脚中。
- 第6部分。把前面定义的Key_IOMUXC_MUX_Config、Key_IOMUXC_PAD_Config以及Key_GPIO_Mode_Config函数封装到Key_GPIO_Config中，以便其它应用直接调用它初始化按键。
12.2.2.3. 检测按键的状态
初始化按键后，就可以通过检测对应引脚的电平来判断按键状态了，具体见代码清单 12‑3。代码清单 12‑3 检测按键的状态(bsp_key.c文件)
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/**
* @brief 检测是否有按键按下
* @note 本函数在按键按下时会阻塞，直至释放
* @param base:具体的端口
* @param pin:具体的引脚号
* @retval 按键的状态
* @arg KEY_ON:按键按下
* @arg KEY_OFF:按键没按下
*/
uint8_t Key_Scan(GPIO_Type* base, uint32_t pin)
{
/*检测是否有按键按下 */
if (KEY_ON == GPIO_PinRead(base, pin)) {
/*等待按键释放 */
while (KEY_ON == GPIO_PinRead(base, pin));
return KEY_ON;
} else
return KEY_OFF;
}
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12.2.2.4. 主函数
接下来我们使用主函数编写按键检测流程，见代码清单 12‑4。代码清单 12‑4 按键检测主函数（main.c文件）
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#include "fsl_debug_console.h"
#include "fsl_gpio.h"
#include "fsl_gpt.h"
#include "board.h"
#include "pin_mux.h"
#include "clock_config.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./key/bsp_key.h"
/**
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
*/
int main(void)
{
/* 初始化内存管理单元 */
BOARD_ConfigMPU();
/* 初始化开发板引脚 */
BOARD_InitPins();
/* 初始化开发板时钟 */
BOARD_BootClockRUN();
/* 初始化调试串口 */
BOARD_InitDebugConsole();
/* 打印系统时钟 */
PRINTF("\r\n");
PRINTF("*****欢迎使用 野火i.MX RT1052 开发板*****\r\n");
PRINTF("CPU: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_CpuClk));
PRINTF("AHB: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_AhbClk));
PRINTF("SEMC: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SemcClk));
PRINTF("SYSPLL: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SysPllClk));
PRINTF("SYSPLLPFD0: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SysPllPfd0Clk));
PRINTF("SYSPLLPFD1: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SysPllPfd1Clk));
PRINTF("SYSPLLPFD2: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SysPllPfd2Clk));
PRINTF("SYSPLLPFD3: %d Hz\r\n", CLOCK_GetFreq(kCLOCK_SysPllPfd3Clk));
PRINTF("GPIO输入—按键查询检测\r\n");
/************************第1部分****************************/
/* 初始化LED引脚 */
LED_GPIO_Config();
/* 初始化KEY引脚 */
Key_GPIO_Config();
//阻塞检测
PRINTF("阻塞检测示例，按下按键可控制LED灯反转\r\n");
while (1) {
/************************第2部分****************************/
/* 检测WAUP按键 */
if (Key_Scan(CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO, CORE_BOARD_WAUP_KEY_GPIO_PIN) == KEY_ON ) {
CORE_BOARD_LED_TOGGLE;
PRINTF("检测到 %s 按键操作\r\n", CORE_BOARD_WAUP_KEY_NAME);
}
/* 检测MODE按键 */
if (Key_Scan(CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO, CORE_BOARD_MODE_KEY_GPIO_PIN) == KEY_ON ) {
CORE_BOARD_LED_TOGGLE;
PRINTF("检测到 %s 按键操作\r\n", CORE_BOARD_MODE_KEY_NAME);
}
}
}
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