1）实验平台：探索者 STM32F407 开发板

2）摘自《STM32F4 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子

第八章 按键输入实验

上两章，我们介绍了 STM32F4 的 IO 口作为输出的使用，这一章，我们将向大家介绍如何

使用 STM32F4 的 IO 口作为输入用。在本章中，我们将利用板载的 4 个按键，来控制板载的两

个 LED 的亮灭和蜂鸣器的开关。通过本章的学习，你将了解到 STM32F4 的 IO 口作为输入口

的使用方法。本章分为如下几个小节：

8.1 STM32F4 IO 口简介

8.2 硬件设计

8.3 软件设计

8.4 下载验证

8.1 STM32F4 IO 口简介

STM32F4 的 IO 口在上两章已经有了比较详细的介绍，这里我们不再多说。STM32F4 的 IO

口做输入使用的时候，是通过调用函数 GPIO_ReadInputDataBit()来读取 IO 口的状态的。了解

了这点，就可以开始我们的代码编写了。

这一章，我们将通过 ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板上载有的 4 个按钮（KEY_UP、

KEY0、KEY1 和 KEY2），来控制板上的 2 个 LED（DS0 和 DS1）和蜂鸣器，其中 KEY_UP 控

制蜂鸣器，按一次叫，再按一次停；KEY2 控制 DS0，按一次亮，再按一次灭；KEY1 控制 DS1，

效果同 KEY2；KEY0 则同时控制 DS0 和 DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。

8.2 硬件设计

本实验用到的硬件资源有：

1） 指示灯 DS0、DS1

2） 蜂鸣器

3） 4 个按键：KEY0、KEY1、KEY2、和 KEY_UP。

DS0、DS1 以及蜂鸣器和 STM32F4 的连接在上两章都已经分别介绍了，在探索者 STM32F4

开发板上的按键 KEY0 连接在 PE4 上、KEY1 连接在 PE3 上、KEY2 连接在 PE2 上、KEY_UP

连接在 PA0 上。如图 8.2.1 所示：

图 8.2.1 按键与 STM32F4 连接原理图

这里需要注意的是：KEY0、KEY1 和 KEY2 是低电平有效的，而 KEY_UP 是高电平有效

的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32F4 内部设置上下拉。

8.3 软件设计

从这章开始，我们的软件设计主要是通过直接打开我们光盘的实验工程，而不再讲解怎么

加入文件和头文件目录。工程中添加相关文件的方法在我们前面两个实验已经讲解非常详细。

打开我们的按键实验工程可以看到，我们引入了 key.c 文件以及头文件 key.h。下面我们首

先打开 key.c 文件，关键代码如下：

#include "key.h"#include "delay.h"//按键初始化函数void KEY_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //开启 GPIOA 时钟 __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); //开启 GPIOE 时钟 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0;//PA0 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //输入 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN; //下拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速 HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4; //PE2,3,4 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_INPUT;//输入 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速 HAL_GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_Initure);}//按键处理函数//返回按键值//mode:0,不支持连续按;1,支持连续按;//0，没有任何按键按下//1，WKUP 按下 WK_UP//注意此函数有响应优先级,KEY0>KEY1>KEY2>WK_UP!!u8 KEY_Scan(u8 mode){ static u8 key_up=1; //按键松开标志 if(mode==1)key_up=1; //支持连按 if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||WK_UP==1)) { delay_ms(10); key_up=0; if(KEY0==0)return KEY0_PRES; else if(KEY1==0)return KEY1_PRES; else if(KEY2==0)return KEY2_PRES; else if(WK_UP==1) return WKUP_PRES; }else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&WK_UP==0)key_up=1; return 0; //无按键按下}

这段代码包含 2 个函数，void KEY_Init(void)和 u8 KEY_Scan(u8 mode)，KEY_Init 是用来

初始化按键输入的 IO 口的。实现 PA0、PE2~4 的输入设置，这里和第六章的输出配置差不多只是这里用来设置成的是输入而第六章是输出。

KEY_Scan 函数，则是用来扫描这 4 个 IO 口是否有按键按下。KEY_Scan 函数，支持两种

扫描方式，通过 mode 参数来设置。

当 mode 为 0 的时候，KEY_Scan 函数将不支持连续按，扫描某个按键，该按键按下之后必

须要松开，才能第二次触发，否则不会再响应这个按键，这样的好处就是可以防止按一次多次

触发，而坏处就是在需要长按的时候比较不合适。

当 mode 为 1 的时候，KEY_Scan 函数将支持连续按，如果某个按键一直按下，则会一直返

回这个按键的键值，这样可以方便的实现长按检测。

有了 mode 这个参数，大家就可以根据自己的需要，选择不同的方式。这里要提醒大家，

因为该函数里面有 static 变量，所以该函数不是一个可重入函数，在有 OS 的情况下，这个大家

要留意下。同时还有一点要注意的就是，该函数的按键扫描是有优先级的，最优先的是 KEY0，

第二优先的是 KEY1，接着 KEY2，最后是 KEY3（KEY3 对应 KEY_UP 按键）。该函数有返回

值，如果有按键按下，则返回非 0 值，如果没有或者按键不正确，则返回 0。

接下来我们看看头文件 key.h 里面的代码：

#ifndef __KEY_H#define __KEY_H#include "sys.h"//下面的方式是通过直接操作 HAL 库函数方式读取 IO#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4) //KEY0 按键 PE4#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) //KEY1 按键 PE3#define KEY2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2) //KEY2 按键 PE2#define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0#define KEY0_PRES 1#define KEY1_PRES 2#define KEY2_PRES 3#define WKUP_PRES 4void KEY_Init(void); //IO 初始化u8 KEY_Scan(u8); //按键扫描函数#endif

这段代码里面最关键就是 4 个宏定义：

#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4) //KEY0 按键 PE4#define KEY1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) //KEY1 按键 PE3#define KEY2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2) //KEY2 按键 PE2#define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP 按键 PA0

这里使用的是调用库函数来实现读取某个 IO 口的 1 个位的。同输出一样，上面的功能也

同样可以通过位带操作来简单的实现：

#define KEY0 PEin(4) //PE4#define KEY1 PEin(3) //PE3 #define KEY2 PEin(2) //P32#define WK_UP PAin(0) //PA0

用库函数实现的好处是在各个 STM32 芯片上面的移植性非常好，不需要修改任何代码。

用位带操作的好处是简洁，至于使用哪种方法，看各位的爱好了。

在 key.h 中，我们还定义了 KEY0_PRES / KEY1_PRES/ KEY2_PRES/WKUP_PRESS 等 4个宏定义，分别对应开发板四个按键（KEY0/KEY1/KEY2/ KEY_UP）按键按下时 KEY_Scan

返回的值。通过宏定义的方式判断返回值，方便大家记忆和使用。

最后，我们看看 main.c 里面编写的主函数代码如下：

#include "sys.h"#include "delay.h"#include "usart.h"#include "led.h"#include "beep.h"#include "key.h"int main(void){u8 key; HAL_Init(); //初始化 HAL 库 Stm32_Clock_Init(336,8,2,7); //设置时钟,168Mhzdelay_init(168); //初始化延时函数LED_Init(); //初始化 LED KEY_Init(); //初始化按键 while(1) { key=KEY_Scan(0); //按键扫描switch(key){case WKUP_PRES: //控制 LED0,LED1 互斥点亮LED1=!LED1;LED0=!LED1;break;case KEY2_PRES: //控制 LED0 翻转LED0=!LED0;break;case KEY1_PRES: //控制 LED1 翻转LED1=!LED1;break;case KEY0_PRES: //同时控制 LED0,LED1 翻转LED0=!LED0;LED1=!LED1;break;} delay_ms(10);}}

主函数代码比较简单，先进行一系列的初始化操作，然后在死循环中调用按键扫描函数

KEY_Scan()扫描按键值，最后根据按键值控制 LED 和蜂鸣器的翻转。

最后按 ，编译工程，可以看到没有错误，也没有警告。接下来，大家就可以下载验证了。

如果有 STLINK，则可以用 STLINK 进行在线调试（需要先下载代码），单步查看代码的运行，

STM32F4 的在线调试方法介绍，参见：3.4.2 节。

8.4 下载验证

同样，我们还是通过 flymcu 下载代码，在下载完之后，我们可以按 KEY0、KEY1、KEY2

和 KEY_UP 来看看 DS0 和 DS1 以及蜂鸣器的变化，是否和我们预期的结果一致？

至此，我们的本章的学习就结束了。本章，作为 STM32F4 的入门第三个例子，介绍了

STM32F4 的 IO 作为输入的使用方法，同时巩固了前面的学习。希望大家在开发板上实际验证

一下，从而加深印象。