05 GPIO输入-key实验

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本系列教程目录：

GPIO 输入——按键 Key 实验

本章目标：

熟悉 RASC 配置 IO 的操作使用
掌握 GPIO 的读写 API 的使用

硬件设计

本实验使用开发板上的按键，通过 GPIO 输入检测按键状态，并控制 LED 灯的翻转。

软件设计

新建工程

按键检测需要用到 LED，复制一份“04 GPIO-led”修改文件夹名“05 GPIO-key”，双击打开“EBF_RA6M5.uvprojx”工程，通过 Keil 的新建文件功能新建 key.c 和 key.h，保存到工程目录下的 \src 文件夹下。

插图01

将代码文件放到 “src” 文件夹下之后，Keil 软件并不会自动将它们加入到工程，这时候需要打开 RASC FSP 配置界面，点击一次中间的 “Generate Project Content” 按钮，自动生成文件架构。从而 “src” 文件夹下的代码文件就会被自动加入进工程中。

插图02

接着关闭 FSP 配置界面返回到 Keil，进行一次编译后会弹出一个提示框提示工程结构发生了变化，点击“是”即可。

插图03

插图04

最后 key.c 和 key.h 加入到工程中。

FSP 配置

按键连接的引脚 IO 是 P600，按键检测的是按下松开的开关状态，所以需要读取 IO 的高低电平状态，IO 需要配置为输入模式。

Keil 界面选择“Tools”→“RA Smart Configurator”打开 RASC 界面。

在 FSP 配置界面里面点开 “Pins”→“Ports”→“P6”→“P600”，“Mode” 属性配置为 “Input Mode”，其他的属性默认即可。

插图05

①选择“Pins”，包含所有 IO 和外围设备。

②选择“Ports”。

③按键的 IO 引脚是 P600，选择 P6。

④选择 P6 端口的 00 引脚。

⑤设置 P600 IO 属性，Mode 模式选择“Input mode”，设置为输入。

配置项	取值/描述
Mode	- “Input mode”（输入模式） - “Output mode(Initial Low)”（输出模式，初始电平为低） - “Output mode(Initial High)”（输出模式，初始电平为高）
Pull up（上拉电阻）	- “None”（禁止内部上拉） - “input pull-up”（使能内部上拉）当引脚被配置为 Output mode 时无法设置 Pull up 参数
IRQ（中断）	- “None”（不使用中断） - “IRQ10”（使用中断）
Output type（输出类型）	- “CMOS” - “n-ch open drain”（开漏）当引脚被配置为 Input mode 时无法设置本参数

⑥点击右上角的“Generate Project Content”就会生成代码。RASC 会为这些引脚生成配置信息，保存在 pin_data.c 文件里。

打开 pin_data.c 文件。

引脚配置信息

const ioport_pin_cfg_t g_bsp_pin_cfg_data[] = {
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_01_PIN_08,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_DEBUG)
    },
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_03_PIN_00,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_DEBUG)
    },
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_04_PIN_00,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT | (uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_OUTPUT_HIGH)
    },
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_06_PIN_00,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT)
    },
};

在生成的 LED GPIO 配置后面增加一个 ioport_pin_cfg_t 数组项，P600 按键引脚，设置为输入模式。

在 r_ioport.h 中有如下定义了 IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT：

程序设计

程序的入口函数 main 函数调用了 hal_entry 函数。打开 \src\hal_entry.c 文件，在 hal_entry 函数里面编写代码。

实现按键控制 LED 灯的翻转效果，首先初始化配置 key 引脚，然后在一个死循环里面重复读取 key 引脚的电平，检测到低电平表示按键按下，等检测到高电平表示按键松开，整个过程代表一次按键操作。按一次翻转一次 LED 灯状态，控制 LED 的闪烁效果。

初始化 IOPORT 模块

//调用 R_IOPORT_Open 函数来初始化 IOPORT 模块
R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

通过 R_IOPORT_Open 函数来初始化 IOPORT 模块，在调用 R_IOPORT_Open 函数时，需要传入控制块参数 g_ioport_ctrl 和配置参数 g_ioport.p_cfg。

读取 IO 输入高低电平状态

fsp_err_t R_IOPORT_PinRead (ioport_ctrl_t * const p_ctrl, bsp_io_port_pin_t pin, bsp_io_level_t * p_pin_value);

使用 R_IOPORT_PinRead 函数可以读取引脚的输入高低电平。第一个参数需要传入控制块 g_ioport_ctrl，第二个参数传入 IO 端口和引脚号，第三个参数返回 IO 引脚电平。

程序编写

在 bsp_io.h 中定义了 bsp_io_level_t 电平状态值。

/** Levels that can be set and read for individual pins */
typedef enum e_bsp_io_level
{
    BSP_IO_LEVEL_LOW = 0,              //< Low
    BSP_IO_LEVEL_HIGH                  //< High
} bsp_io_level_t;

在 key.h 头文件里定义按键引脚、按键状态宏，如果有多个按键用于区分。定义按键初始化和按键扫描函数。

#ifndef __BSP_KEY_H
#define __BSP_KEY_H
#include "hal_data.h"
 
// 按键引脚定义
#define KEY1_PIN    BSP_IO_PORT_06_PIN_00
 
 
/* 定义宏 KEY_ON 表示按键按下
   定义宏 KEY_OFF 表示按键没有按下
*/
#define KEY_ON  1
#define KEY_OFF 0
 
 
// Key初始化函数
void key_Init(void);
uint32_t key_Scan(bsp_io_port_pin_t key);
 
#endif

在 key.c 里实现初始化函数和按键扫描函数。

#include "key.h"
 
// 按键初始化函数
void key_Init(void)
{
    // 初始化配置引脚
    R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);
}
 
/* 按键扫描函数（阻塞式）
 * key: KEY1_PIN 用户按键1的引脚
 */
uint32_t key_Scan(bsp_io_port_pin_t key)
{
    bsp_io_level_t state;
 
    // 读取按键引脚电平
    R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, key, &state);
    if (BSP_IO_LEVEL_HIGH == state)
    {
        return KEY_OFF; //按键没有被按下
    }
    else
    {
        do  //等待按键释放
        {
            R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, key, &state);
        } while (BSP_IO_LEVEL_LOW == state);
    }
 
    return KEY_ON; //按键被按下了
}

在 hal_entry.c 文件中添加对头文件 key.h 的包含，在 hal_entry 入口函数初始化 key，在循环中扫描按键，检测到按下就翻转 LED 灯状态。

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
 
    led_Init(); // LED 初始化
    key_Init();
     
    while(1)
    {
        if( key_Scan(KEY1_PIN) == KEY_ON )   //扫描按键1
        {
            LED1_TOGGLE();    //翻转LED1状态
        }
    }
 
 
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

下载验证

连接下载器，将程序编译并下载到开发板之后，按下复位按键来复位开发板，可以观察到按下松开按键 LED 灯亮，再次按键 LED 灯灭，重复操作，LED 灯状态翻转切换。

GPIO 输入——按键 Key 实验

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