学习笔记二.矩阵按键

#学习笔记二：GPIO的探索与矩阵按键
##1.在配置cubemx时，对gpio的配置有开漏输出和推挽输出两种方式，
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通俗来讲，推挽输出，可以输出高电平，也可以输出低电平。

而开漏输出，输出低电平，在有上拉电阻时，可以正常工作，他可以有多个上拉电阻，并且是与关系。
开漏输出
所谓的推挽输出模式，是根据这两个 MOS 管的工作方式来命名的。在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的 P-MOS 导通，下方的 N-MOS 关闭，对外输出高电平；而在该结构中输入低电平时，经过反向后，N-MOS 管导通，P-MOS 关闭，对外输出低电平。当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P 管负责灌电流，N 管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的低电平为 0 伏，高电平为 3.3 伏，具体参考图 7_2，它是推挽输出模式时的等效电路。

开漏输出
开漏输出模式时，上方的 P-MOS 管完全不工作。如果我们控制输出为 0，低电平，则 P-MOS管关闭，N-MOS 管导通，使输出接地，若控制输出为 1 (它无法直接输出高电平) 时，则 P-MOS管和 N-MOS 管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。为正常使用时必须外部接上拉电阻，参考图 7_3 中等效电路。它具有“线与”特性，也就是说，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0 伏。

##2.还有就是对IO口拉高还是拉低的问题。
这里有三种情况，pull down(拉低)，pull up(拉高)，no pull down no pull up(什么也不干)，这是对IO口初始状态的设定。后面结合实例进行讲解。
##3.GPIO的函数
1.void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);
功能： GPIO初始化
实例：HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);

2.void HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin);
功能：在函数初始化之后的引脚恢复成默认的状态，即各个寄存器复位时的值

实例：HAL_GPIO_Init(GPIOC, GPIO_PIN_4);

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：读取引脚的电平状态、函数返回值为0或1

实例：HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_4);

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
功能：引脚输入高低电平

实例：HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_4,0);

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
翻转引脚的电平状态

实例：HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_4); 常用在LED上

HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：锁住引脚电平，比如说一个管脚的当前状态是1，当这个管脚电平变化时保持锁定时的值。

实例：HAL_GPIO_LockPin(GPIOC, GPIO_PIN_4);

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin);
功能：外部中断服务函数，清除中断标志位

实例：HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_4);

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin);
功能：中断回调函数，可以理解为中断函数具体要响应的动作。

实例：HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_PIN_4);
这些函数可以在下图这个.h文件找到。

下面贴上一段矩阵按键的扫描，帮助理解。

 HAL_GPIO_WritePin (R1_PORT, R1_PIN, GPIO_PIN_RESET);//在MX中设为output,只有这个函数能改变引脚电平状态，拉低一个，剩下的拉高HAL_GPIO_WritePin (R2_PORT, R2_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R3_PORT, R3_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R4_PORT, R4_PIN, GPIO_PIN_SET);if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN)))         //在MX中设置为input型，pull up拉高电平，这个函数读取io口电平，不是高即为按下，就锁定了一行中所在的一列{while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN))); return 13;                                          //S13   1}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));   return 9;               //S9 2}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN)));   return 5;                                                      //S5    3}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)));   return 1;              //S1       4}

以这段代码为例（4*4矩阵按键），在cubemx中设置引脚状态为output，用HAL_GPIO_WritePin这个函数改变引脚电平，将第一行四列的引脚电平分别写为低，高高高，接下来扫描行，
if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)))
{
while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));
return 9; //S9 2
}
我们知道按键按下，电路接通，即低电平按键生效，当读到的电平不是高电平，就锁定了行和列。
下面给出完整代码

uint8_t read_key(void)             //矩阵键盘扫描作用函数
{HAL_GPIO_WritePin (R1_PORT, R1_PIN, GPIO_PIN_RESET);//在MX中设为output,只有这个函数能改变引脚电平状态，拉低一个，剩下的拉高HAL_GPIO_WritePin (R2_PORT, R2_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R3_PORT, R3_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R4_PORT, R4_PIN, GPIO_PIN_SET);if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN)))        //在MX中设置为input型，pull up拉高电平，这个函数读取io口电平，不是高即为按下，就锁定了一行中所在的一列{while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN))); return 13;                                          //S13   1}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));   return 9;               //S9 2}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN)));   return 5;                                                      //S5    3}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)));   return 1;              //S1       4}HAL_GPIO_WritePin (R1_PORT, R1_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R2_PORT, R2_PIN, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin (R3_PORT, R3_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R4_PORT, R4_PIN, GPIO_PIN_SET);if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN)));   //S14    5return 14;              }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));   //S10    6return 10; }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN)));    //S6   7return 6;  }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)));   //S2   8
return 2; }HAL_GPIO_WritePin (R1_PORT, R1_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R2_PORT, R2_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R3_PORT, R3_PIN, GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin (R4_PORT, R4_PIN, GPIO_PIN_SET);if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN)));    //S15  9
return 15; }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));   //S11  0
return 11;  }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN)));   //S7  K1return 7;}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)))             //S3   K2{while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)));   return 3;}HAL_GPIO_WritePin (R1_PORT, R1_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R2_PORT, R2_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R3_PORT, R3_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin (R4_PORT, R4_PIN, GPIO_PIN_RESET);if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C1_PORT, C1_PIN)));   //S16  K3return 16;}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C2_PORT, C2_PIN)));   //S12  K4return 12;}if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C3_PORT, C3_PIN)));   //S8     K5return 8; }if (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN))){while (!(HAL_GPIO_ReadPin (C4_PORT, C4_PIN)));   //S4      K6return 4;}return 0;
}

下面是.h文件

#ifndef _key_H_
#define _key_H_#include "main.h"#define R3_PORT GPIOC
#define R3_PIN GPIO_PIN_10#define R2_PORT GPIOC
#define R2_PIN GPIO_PIN_9#define R1_PORT GPIOC
#define R1_PIN GPIO_PIN_8#define C2_PORT GPIOC
#define C2_PIN GPIO_PIN_12#define C4_PORT GPIOC
#define C4_PIN GPIO_PIN_7#define C3_PORT GPIOC
#define C3_PIN GPIO_PIN_6#define C1_PORT GPIOD
#define C1_PIN GPIO_PIN_2#define R4_PORT GPIOC
#define R4_PIN GPIO_PIN_11
uint8_t OLED_change(uint8_t SS);
uint8_t  read_key(void);
unsigned int call(unsigned int  high_time);#endif

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