STM32单片机按键扫描高级技巧：DMA、定时器，高效又可靠

# 1. STM32单片机按键扫描基础**

按键扫描是单片机系统中一项重要的功能，用于检测用户输入。STM32单片机提供了多种按键扫描技术，包括GPIO轮询、DMA和定时器。

**1.1 GPIO轮询**

GPIO轮询是最简单的按键扫描技术。它通过不断读取GPIO引脚的状态来检测按键按下。这种方法简单易用，但效率较低，并且会占用大量的CPU资源。

**1.2 DMA按键扫描**

DMA（直接存储器访问）是一种硬件机制，可以将数据直接从外设传输到内存，而无需CPU干预。DMA按键扫描利用DMA功能，将按键状态直接传输到内存，从而提高了效率并降低了CPU占用率。

# 2. DMA按键扫描技术

### 2.1 DMA的基本原理和配置

DMA（Direct Memory Access）是一种直接内存访问技术，它允许外设直接与内存进行数据传输，而无需CPU的干预。在按键扫描中，DMA可以用来将按键状态数据从外设寄存器直接传输到内存中，从而提高按键扫描效率。

STM32单片机中，DMA控制器包含多个DMA通道，每个通道都可以配置为与不同的外设和内存地址进行数据传输。要使用DMA进行按键扫描，需要进行以下配置：

- **选择DMA通道：**选择一个未被其他外设使用的DMA通道。
- **配置DMA通道：**设置DMA通道的源地址（外设寄存器地址）、目的地址（内存地址）、传输数据量、传输方向（从外设到内存）等参数。
- **使能DMA通道：**配置完成后，使能DMA通道以启动数据传输。

### 2.2 DMA按键扫描的实现

#### 2.2.1 DMA通道的配置

以下代码示例展示了如何配置DMA通道进行按键扫描：

// DMA通道配置
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.Channel = DMA_CHANNEL_1;
DMA_InitStruct.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
DMA_InitStruct.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
DMA_InitStruct.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
DMA_InitStruct.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
DMA_InitStruct.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
DMA_InitStruct.Mode = DMA_CIRCULAR;
DMA_InitStruct.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
DMA_InitStruct.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
DMA_InitStruct.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
DMA_InitStruct.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE;
DMA_InitStruct.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;
HAL_DMA_Init(&hdma_adc);

- `Channel`：选择DMA通道1。
- `Direction`：数据传输方向为从外设到内存。
- `PeriphInc`：外设寄存器地址不递增。
- `MemInc`：内存地址递增。
- `PeriphDataAlignment`：外设数据对齐方式为字节对齐。
- `MemDataAlignment`：内存数据对齐方式为字节对齐。
- `Mode`：传输模式为循环模式。
- `Priority`：DMA通道优先级为高。
- `FIFOMode`：FIFO模式禁用。
- `MemBurst`：内存突发传输模式为单次传输。
- `PeriphBurst`：外设突发传输模式为单次传输。

#### 2.2.2 中断处理程序的编写

在配置好DMA通道后，需要编写DMA中断处理程序，在DMA传输完成后执行按键状态数据的处理。

// DMA中断处理程序
void HAL_DMA_IRQHandler(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{
    // 判断是否为传输完成中断
    if (__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE(hdma, DMA_IT_TC) != RESET) {
        // 清除传输完成中断标志
        __HAL_DMA_CLEAR_FLAG(hdma, DMA_FLAG_TC);

        // 处理按键状态数据
        // ...
    }
}

- `__HAL_DMA_GET_IT_SOURCE`：获取DMA中断源。
- `__HAL_DMA_CLEAR_FLAG`：清除DMA中断标志。

# 3. 定时器按键扫描技术

#### 3.1 定时器的基本原理和配置

定时器是STM32单片机中一种重要的外设，它可以产生精确的定时和计数信号。在按键扫描中，我们可以利用定时器的中断功能来实现按键扫描。

定时器的基本原理是通过一个计数器来记录时间的流逝。计数器由一个预分频寄存器和一个计数寄存器组成。预分频寄存器用于设置定时器的时钟源和分频系数，计数寄存器用于记录时间的流逝。

在STM32单片机中，定时器有两种工作模式：计数模式和捕获模式。在按键扫描中，我们使用计数模式。在计数模式下，定时器会周期性地对计数寄存器进行加减计数。当计数寄存器达到预设值时，定时器会产生一个中断信号。

定时器的配置主要包括以下几个步骤：

1. **选择时钟源和分频系数**：时钟源可以是内部时钟（SYSCLK）或外部时钟（EXTCLK）。分频系数用于设置定时器的时钟频率。
2. **设置计数模式**：选择计数模式为向上计数或向下计数。
3. **设置预装载值**：预装载值用于设置计数寄存器的初始值。
4. **设置比较值**：比较值用于设置定时器中断产生的条件。

#### 3.2 定时器按键扫描的实现

##### 3.2.1 定时器中断处理程序的编写

在定时器按键扫描中，我们需要编写一个定时器中断处理程序来处理定时器中断信号。中断处理程序的主要任务是读取按键的状态并进行处理。

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    // 清除定时器中断标志位
    TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;

    // 读取按键的状态
    uint8_t key_state = GPIOA->IDR & 0x0F;

    // 处理按键状态
    switch (key_state) {
        case 0x01:
            // 按键1按下
            break;
        case 0x02:
            // 按键2按下
            break;
        case 0x04:
            // 按键3按下
            break;
        case 0x08: