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STM32实战总结：HAL之触摸按键

news 来源：原创 2024/4/27 4:40:51

之前学过机械按键，可参考：

51单片机外设篇：按键_路溪非溪的博客-CSDN博客

外设篇：按键和CPU的中断系统_路溪非溪的博客-CSDN博客

原理图

触摸按键也是一种按键，我们先看其电路连接：

四个触摸按键。

TTP224N-BSB是一个触摸按键芯片，四个输出，四个输入，具体查看芯片数据手册。

触摸按键的输出端连接到了PE0~PE3。PE0~PE3是EXTI0~EXTI3。

触摸按键的原理跟触摸屏有点像，手指按上去的时候，会引起电容改变，从而引起电路改变，芯片通过检测这种细微变化来识别是否按下了按键。

在以上TTP224N-BSB芯片中，TOG和OD引脚是浮空的，即默认值。其中，AHLB、VDD和LPMB引脚被连接到了电源上；SM、VSS和MOT0接地。

这些引脚什么意思呢？

以下附TTP224N-BSB芯片的关键特性：

******************************************************************************************************

TTP224是一款使用电容式感应原理设计的触摸IC，其稳定的感应方式可以应用到各种不同电子类产品，面板介质可以是完全绝源的材料，专为取代传统的机械结构开关或普通按键而设 计。提供4个触摸输入端口及4个直接输出端口。

工作电压 2.4V~5.5V

可以由外部Option选择是否启用内部稳压电路功能

工作电流@VDD=3V无负载时:

        低功耗模式下典型值2.5uA

        快速模式下典型值9uA

@VDD=3V时,在快速模式下KEY最快响应时间为100mS，低功耗模式下为200mS.

各KEY灵敏度可以由外部电容进行调节(0~50pF).

提供LPMB端口选择快速模式或低功耗模式.

提供直接输出模式,触发模式,开漏输出, CMOS高电平有效或低电平有效输出, 经由 TOG/AHLB/OD端口选择.

提供两个无二极管保护的输出端口TPQ0D，TPQ2D仅限于低电平有效.

提供MOT1, MOT0端口选择最大输出时间:120秒/64秒/16秒/无穷大

上电后约有0.5秒的系统稳定时间,在此期间内不要触摸Touch PAD,且触摸功能无效

有自动校准功能，当无按键被触摸时，系统重新校准周期约为4.0秒

******************************************************************************************************

以上电路中，出去电源和地，还有另外6个引脚：

TOG——0——直接模式，直接模式还是触发模式有何区别？直接模式就是按下是一种状态，不按是一种状态，固定的，比如按下是高电平，不按就是低电平；触发模式就是按一下就变一下，比如一开始是0，按一下就变成了1，再按一下就变成了0……如此循环。

OD——1——CMOS 输出

AHLB——1——低电平有效，这里的高电平有效还是低电平有效不好理解，指的是，当按下时，输出什么电平，低电平有效，那么当按下按键就输出低电平，高电平有效，那么当按下按键就输出高电平；

LPMB——1——快速模式

SM——0——单键模式

MOT0——0——最长输出时间16秒

******************************************************************************************************

更多细节参考：按键模块TTP224N-BSB - 百度文库

要想写程序，得弄明白按键按下时，会有什么变化，才能触发外部中断。

根据上面的各引脚电平状态可知，按下时是低电平，那么不按时就是高电平，所以就是按下按键时，输出就从高电平变成了低电平，可以通过低电平/下降沿来触发中断。

外部中断

在51中，有外部中断引脚，将按键连接到外部中断引脚，就可以设置相应的触发。

那么，在32中呢？外部中断在哪？

先弄清楚一个概念：

中断和事件的区别：

STM32之中断与事件---中断与事件的区别_无痕幽雨的博客-CSDN博客_stm32中断和事件

具体查阅参考手册。此处仅贴上外部中断映像图：

每个外部中断只能选择一个引脚作为中断线。比如选择了PE0作为外部中断0的中断线，那么其他端口PA/PB/PC/PD/PF/PG就不能配置EXT0了。

MX初始化

先配置继电器（这里是因为板上有四个触摸按键，但只有3个LED灯，所以就借用这里的D6来作为一个LED使用，也能感受下直接驱动和使用中断驱动的区别）：

配置接继电器的PG13引脚：

配置PE0~PE3为外部中断（下降沿触发）：

初始化对应中断：

关于MX中断的配置，有必要说明下：

stm32的优先级配置

STM32(Cortex-M3)中有两个优先级的概念：抢占式优先级和响应优先级，也把响应优先级称作“亚优先级”或“副优先级”或“从优先级”，每个中断源都需要被指定这两种优先级。

  • 高抢占优先级的中断可以打断低抢占优先级的中断
  • 相同抢占优先级，高响应优先级无法打断低响应优先级的中断
  • 相同抢占优先级，两个中断同时触发时，优先执行高响应优先级的中断
  • 若所有优先级都相同，谁先触发执行对应中断
  • 优先级数字越低代表优先级越高


抢占式优先级和响应优先级通过中断优先级组进行分配
中断优先级组在stm32中一般可分为0-5组，分组配置在寄存器SCB->AIRCR中：

中断优先级组

  • 组0就是4位都用来设置成响应优先级，2^4=16位都是响应优先级
  • 组1分为21两个抢占优先级，在这两个抢占优先级里面还分别有23八个响应优先级
  • 组2分为22四个抢占优先级，在这四个抢占优先级里面还分别有22四个响应优先级
  • 组3分为23八个抢占优先级，在这八个抢占优先级里面还分别有21两个响应优先级
  • 组4分为24十六个都是抢占优先级


在MX中，就是这样的原理。组数字和优先级的数字是不同的，组数字是一种分组，而优先级数字是有优先级意义的，一定要注意。

接下来，要实现一个功能。 

点击一下按键，就能亮灯；

长按按键，灯就会闪烁；

这里的思路是这样的：按下按键，就能通过下降沿触发外部中断，中断服务函数中，点亮相应的灯，并输出相应的串口数据；LED的驱动已经写过了；要增加一个继电器的灯的驱动。

点击可以通过下降沿触发中断；那么长按怎么解决呢？通过低电平触发吗？但是已经设置成了下降沿触发，怎么还能用低电平触发呢？

下降沿能触发中断，但是中断里可以通过检测多长时间的低电平后再执行相关代码。

搭建框架

先根据我自己的思路去搭建框架。

初始化后生成代码，之前的LED灯和串口的代码不变。

生成代码后先编译一遍看有没有问题。根据初始化可知，3个LED灯是亮的，继电器的灯是灭的，按键能触发中断，但是此时不会产生什么影响。

GPIO的初始化代码有增加：

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, LED1_Pin|LED2_Pin|LED3_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pins : PEPin PEPin PEPin PEPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = KEY2_Pin|KEY3_Pin|KEY0_Pin|KEY1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pins : PEPin PEPin PEPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin|LED2_Pin|LED3_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = Relay_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(Relay_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /* EXTI interrupt init*/
  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn, 1, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);

}

跟上面的配置是一致的。每次配置MX后类似的内容都是一样的，后续不再赘述。

开始搭建框架

先写继电器的代码，建立两个文件，relay.c和relay.h

relay.h

#ifndef _RELAY_H_
#define _RELAY_H_

//确定要实现的led功能
typedef struct
{ 
    //打开继电器
    void (*relayOpen)(void);
    //关闭继电器
    void (*relayClose)(void);
    //转换继电器状态
    void (*relaySwitch)(void); 
} relay_t;

//将结构体声明出去
extern relay_t relayObj;

#endif

relay.c

#include "myapplication.h"

static void RelayOpen(void);
static void RelayClose(void);
static void RelaySwitch(void);

relay_t relayObj = 
{
    RelayOpen,
	RelayClose,
	RelaySwitch
};
    
static void RelayOpen(void)
{
	HAL_GPIO_WritePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin, GPIO_PIN_SET);
}

static void RelayClose(void)
{   
	HAL_GPIO_WritePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

static void RelaySwitch(void)
{
	HAL_GPIO_TogglePin(Relay_GPIO_Port, Relay_Pin);
}

这里只是操作GPIO口，和LED的操作是一模一样的。

外部中断代码

因为配置了外部中断，所以在中断文件stm32f1xx_it.c中，会有相应的中断服务函数：

/**
  * @brief This function handles EXTI line0 interrupt.
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY0_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles EXTI line1 interrupt.
  */
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI1_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY1_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI1_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles EXTI line2 interrupt.
  */
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI2_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY2_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI2_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles EXTI line3 interrupt.
  */
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI3_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY3_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI3_IRQn 1 */
}

根据调用的函数继续往下走，跳转到了stm32f1xx_hal_gpio.c中：

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
}

/**
  * @brief  EXTI line detection callbacks.
  * @param  GPIO_Pin: Specifies the pins connected EXTI line
  * @retval None
  */
__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

上面的中断处理函数又调用了下面的那个回调函数。

同理，我们要重写这个函数。

//重写外部中断函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case KEY0_Pin :
			printf("first key is running.\n\r");
			led_operater_middle.ledMiddle(LED1, LedExtinguish);
			break;
		case KEY1_Pin :
			printf("second key is running.\n\r");
			led_operater_middle.ledMiddle(LED2, LedExtinguish);
			break;
		case KEY2_Pin :
			printf("third key is running.\n\r");
			led_operater_middle.ledMiddle(LED3, LedExtinguish);
			break;
		case KEY3_Pin :
			printf("forth key is running.\n\r");
			relayObj.relayOpen();
			break;
		default:
			printf("key fault!please click right key.\n\r");	
	}
}

这能够完成点击触发中断的功能。

那么，按键长按怎么解决呢？

长按可以在触发中断后的处理函数中解决，下降沿之后，判断是短暂的低电平，还是有个持续的低电平，如果是短暂的低电平，那么就是单击；如果是连续的低电平，那么就认为是长按。判断是否是高低电平，有个读引脚状态的函数HAL_GPIO_ReadPin(……);

时间关系，此处暂时不写了，后面有空再补充吧。

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