STM32单片机按键输入处理：让单片机响应你的指令，实现交互

# 1. STM32单片机简介**

STM32单片机是意法半导体（STMicroelectronics）公司生产的一系列基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器。它以其高性能、低功耗和丰富的外设而闻名。STM32单片机广泛应用于各种电子设备中，包括工业控制、医疗设备、消费电子产品和汽车电子。

STM32单片机具有以下特点：

* 基于ARM Cortex-M内核，具有高性能和低功耗
* 丰富的片上外设，包括定时器、ADC、DAC、UART和SPI
* 支持多种通信协议，如I2C、CAN和USB
* 灵活的时钟配置，允许用户优化性能和功耗
* 广泛的软件支持，包括STM32CubeIDE和HAL库

# 2. 按键输入处理的理论基础

### 2.1 按键输入原理

#### 2.1.1 按键的物理结构

按键是一种电气开关，其物理结构通常由以下部件组成：

- **按钮：**用户按压的物理部件，通常由塑料或金属制成。
- **触点：**当按钮按压时，会闭合或断开两个电触点。
- **弹簧：**当按钮释放时，将触点恢复到其初始位置。

#### 2.1.2 按键的电气特性

按键的电气特性由其触点状态决定：

- **常开触点：**在按钮未按压时，触点处于断开状态。
- **常闭触点：**在按钮未按压时，触点处于闭合状态。
- **双稳态触点：**在按钮按压或释放时，触点状态会切换。

### 2.2 按键输入处理流程

按键输入处理流程通常包括以下两个步骤：

#### 2.2.1 按键消抖

按键消抖是去除按键按压或释放过程中产生的电气噪声，以确保输入信号的稳定性。常用的消抖算法包括：

- **软件消抖：**通过软件循环读取按键状态，并根据连续读取结果判断按键状态。
- **硬件消抖：**使用电容或RC电路对按键信号进行滤波，以消除噪声。

#### 2.2.2 按键扫描

按键扫描是定期读取所有按键状态的过程。常用的扫描方式包括：

- **轮询扫描：**依次读取每个按键的状态。
- **矩阵扫描：**将多个按键连接成矩阵，通过行和列的组合读取按键状态。

# 3. STM32单片机按键输入处理的实践

### 3.1 按键输入硬件接口

#### 3.1.1 按键引脚配置

STM32单片机提供了丰富的GPIO引脚，可用于连接按键。按键引脚的配置主要包括以下几个方面：

- **引脚模式设置：**将按键引脚设置为输入模式，并根据按键类型选择上拉或下拉电阻。
- **上拉/下拉电阻选择：**上拉电阻将按键引脚拉高到电源电压，而下拉电阻将按键引脚拉低到地线。选择上拉或下拉电阻取决于按键的类型和电路设计。
- **中断配置：**如果需要使用中断方式处理按键输入，则需要配置按键引脚的中断源和触发方式。

#### 3.1.2 外部中断配置

STM32单片机提供了多个外部中断源，可用于连接按键。外部中断的配置主要包括以下几个方面：

- **中断源选择：**选择与按键引脚相对应的外部中断源。
- **触发方式选择：**选择按键按下或松开时的触发方式，如上升沿触发、下降沿触发或双边沿触发。
- **中断优先级设置：**设置按键中断的优先级，以确定按键中断在其他中断事件中的处理顺序。

### 3.2 按键输入软件处理

#### 3.2.1 按键消抖算法

按键消抖算法用于消除按键按下或松开时产生的短暂抖动，防止误触发。常用的消抖算法包括：

- **软件消抖：**通过软件循环读取按键状态，判断按键是否稳定。
- **硬件消抖：**通过RC电路或滤波器硬件电路消除抖动。

#### 3.2.2 按键扫描程序

按键扫描程序用于定期读取按键状态，并根据按键状态进行相应的处理。按键扫描程序的实现主要包括以下几个步骤：

1. **初始化：**配置按键引脚和外部中断。
2. **扫描：**循环读取按键状态，并判断按键是否按下或松开。
3. **处理：**根据按键状态执行相应的处理，如控制LED灯、电机等。

// 按键扫描程序
void key_scan(void)
{
    // 循环读取按键状态
    for (uint8_t i = 0; i < KEY_NUM; i++)
    {
        // 读取按键状态
        uint8_t key_state = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN[i]);

        // 判断按键是否按下
        if (key_state == GPIO_PIN_RESET)
        {
            // 按键按下处理
            key_pressed(i);
        }
        // 判断按键是否松开
        else if (key_state == GPIO_PIN_SET)
        {
            // 按键松开处理
            key_released(i);
        }
    }
}

**代码逻辑逐行解读：**

- `for (uint8_t i = 0; i < KEY_NUM; i++)`：循环遍历所有按键引脚。
- `uint8_t key_state = HAL_GPIO_ReadPin(KEY_PORT, KEY_PIN[i]);`：读取按键引脚的状态。
- `if (key_state == GPIO_PIN_RESET)`：判断按键是否按下。
- `key_pressed(i);`：按键按下处理函数。
- `else if (key_state == GPIO_PIN_SET)`：判断按键是否松开。
- `ke