stm32hal库矩阵键盘

### STM32 HAL库中实现矩阵键盘的方法

在STM32微控制器的应用场景里，利用HAL库和CubeMX工具能够简化开发流程并提高效率。对于矩阵键盘的控制而言，主要思路在于合理配置GPIO端口以及编写高效的扫描算法。

#### GPIO端口配置

为了适应不同的硬件布局，在初始化阶段需指定哪些引脚作为行线（Rows），哪些作为列线（Columns）。通常情况下：

- 行线被设定成输入模式，并启用内部上拉电阻；
- 列线则设为输出模式，默认状态下保持高电平；

这种设置确保了未按压任何按钮时所有行线上均为高电平状态[^1]。

// 初始化GPIO引脚
void MX_GPIO_Init(void)
{
    /* 配置行线为输入模式 */
    GPIO_InitStruct.Pin = ROW_PINS;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉
    HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

    /* 配置列线为输出模式 */
    GPIO_InitStruct.Pin = COL_PINS;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

#### 扫描逻辑

接下来就是核心部分—按键扫描过程。这里采用逐行列扫描的方式来进行检测。具体来说就是在每次循环内依次将某一列置低，随后检查各行的状态是否有改变。一旦发现某一行变为低电平，则说明该位置处有键被触发。

考虑到去抖动的需求，实际应用中往往还需要加入延时处理以过滤掉瞬态干扰信号[^3]。

#define DELAY_MS(x) HAL_Delay(x)

u8 ScanMatrixKey()
{
    u8 row, col;

    for (col = 0; col < NUM_COLS; ++col){
        // 将当前列设为低电平
        HAL_GPIO_WritePin(COL[col].port, COL[col].pin, GPIO_PIN_RESET);

        // 延迟一小段时间等待稳定
        DELAY_MS(5);

        for(row=0 ;row<NUM_ROWS;++row){
            if(HAL_GPIO_ReadPin(ROW[row].port ,ROW[row].pin)==GPIO_PIN_RESET){
                // 发现有效按下事件
                while(HAL_GPIO_ReadPin(ROW[row].port ,ROW[row].pin)==GPIO_PIN_RESET); // 等待释放
                
                return GetKeyCodeFromPosition(row,col); // 返回对应的键码
            }
        }

        // 恢复其他列为高电平
        HAL_GPIO_WritePin(COL[col].port, COL[col].pin, GPIO_PIN_SET);
    }

    return NO_KEY_PRESS; // 若无按键动作返回特殊值表示无操作
}

u8 GetKeyCodeFromPosition(u8 rowIndex,u8 colIndex){
    static const uint8_t keymap[NUM_ROWS][NUM_COLS]={
        {'7','8','9'},
        {'4','5','6'},
        {'1','2','3'},
        {'*','0','#'}
    };
    
    return keymap[rowIndex][colIndex];
}

上述代码片段展示了如何通过调用`HAL_GPIO_*()`系列接口完成对I/O的操作，同时也体现了针对特定尺寸矩阵键盘的具体实现细节[^4]。