列的开关(,则该列线与置为低电平的行线交叉处的按钮正是密封的按钮

4×4矩阵键盘实拍照如下图。其重组是4行(L1:4)x
4列(Tiggo1:4)共拾九个按钮,当第n行、第m列的按钮(n, m)按下时,引脚
Ln 与 Rm 导通:

明天大家上学了矩阵按钮,矩阵键盘是单片机外界设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。矩阵式结构的键盘分明比直接法要复杂一些,识别也要复杂一些,列线通过电阻接正电源,并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端,而列线所接的I/O口则作为输入。在键盘中按钮数量比较多时,为了减弱I/O口的攻下,平日将开关排列成矩阵情势。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接接入,而是经过一个开关加以连接。那样,二个端口即可组合4*4=17个按钮,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,并且线数愈来愈多,分化越显然,譬如再多加一条线就足以整合20键的键盘,而直白用端口线则只可以多出一键(9键)。综上可得,在急需的键数非常多时,采取矩阵法来做键盘是在理的。那样,当开关未有按下时,全数的输入端都以高电平,代表无键按下。行线输出是低电平,一旦有键按下,则输入线就能被拉低,那样,通过读入输入线的图景就可查出是还是不是有键按下了。行扫描法
行扫描法又叫做逐行(或列)扫描查询法,是一种最常用的按键识别方法。

图片 1

1、剖断键盘中有无键按下
将全部行线Y0-Y3置低电平,然后检查测量试验列线的气象。只要有一列的电平为低,则代表键盘中有键被按下,何况闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按钮之中。若持有列线均为高电平,则键盘中无键按下。

 

2、推断闭合键所在的岗位
在承认有键按下后,就能够步入鲜明具体闭合键的进程。其格局是:依次将行线置为低电平,即在置某根行线为低电常常,另外线为高电平。在规定某根行线地点为低电平后,再逐行检查实验各列线的电平状态。若某名列低,则该列线与置为低电平的行线交叉处的按钮正是关闭的按钮。

 

一篇小说,对矩阵键盘的接口批注得很详细。归纳起来讲,开关检测分为3个品级。第二个等第,扫描行。行I/O口设为input情势,使用上拉电阻。列I/O口设为output情势,输出0。逐行扫描,某一行若没有按钮按下,则在上拉电阻的法力下pin值读取为1;若该行任一开关按下,则被开关短路到列I/O口,因而pin值读为0。检查实验到有按钮被按下后,步入第二品级,列扫描,以分明被按下的按钮的列。列扫描阶段,行/列的I/O形式交流,即:行I/O口设置为output形式,输出0;列I/O口设为input方式,使用上拉电阻。类似于行扫描,逐列举行扫描,当读取到pin值为0则表明被按下的开关属于该列。通过第一、二阶段,就能够明确被按下的开关。第三等级,监听被按下的开关的列I/O口,直到pin值为1,即注脚按钮被松手。

有关上拉/下拉电阻,这边有一篇介绍小说。上拉电阻的功力在于,在常态下,开关开放,IO口被“往上拉”到VDD,读数为1;当开关闭合,I/O口通过按键短路到VSS,读数为0;而VDD通过上拉电阻和按键与VSS连通。若未有上拉电阻的存在,则VDD与VSS短路,会导致灾祸性的结果,那鲜明是必须制止的。使用上拉电阻时,按键开放时,pin值为1;当开关闭合时,pin值为0。即,pin值与按键闭合状态相反,那叫做“负逻辑”。

在前述矩阵键盘
的接口算法中,八个品级都选择了上拉电阻。其检验逻辑为负逻辑。

STM32的I/O口内部电路中含有有上拉电阻和下拉电阻,可以透进度序启用或剥夺。

流水灯尝试的硬件基础上,扩展矩阵键盘接口。4×4矩阵键盘共有14个按钮,4个LED刚好能够显得拾个二进制值(0-0x0F)。

矩阵键盘的按钮检查测验是分等第进行的,因此,程序的主心骨布局非常契合选拔“状态机”设计情势。下列代码中,4个行I/O口的Label依次为Rubicon1:4,列I/O口为C1:4。首先定义状态结构体及3个实例:

typedef struct {
    void (*enter)();
    uint8_t (*loop)();
} App_ScanningState;

#define App_STAY 0
#define App_LEAVE 1

void rowScanningEnter();
uint8_t rowScanningLoop();
void colScanningEnter();
uint8_t colScanningLoop();
void colScanningPressedEnter();
uint8_t colScanningPressedLoop();

App_ScanningState rowScanning = { rowScanningEnter, rowScanningLoop };
App_ScanningState colScanning = { colScanningEnter, colScanningLoop };
App_ScanningState colScanningPressed = { colScanningPressedEnter, colScanningPressedLoop };

App_ScanningState *currState = &rowScanning;

 

结构体 App_ScanningState
表示1个状态,当步向这一场合时,调用其 (函数指针)成员enter()
。在程序主循环中,则调用其 loop() 成员。loop() 函数重临值为 App_STAY 或
App_LEAVE,若再次来到前面贰个,则注解应该停留在该情形,下一次主循环将再一次调用此情景的
loop() 函数;反之,若重返前面一个,则评释应该切换成下四个状态。

rowScanning,
colScanning, colScanningPressed
3个App_ScanningState实例,分别为行扫描阶段、列扫描阶段及第三阶段(检验按钮松手)。程序开头时为行扫描状态,举个例子,使用CubeMX自动生成的伊始化代码。程序主循环内的代码为:

    if (App_LEAVE != currState->loop()) {
        return;
    }

    // Button released
    if (currState == &colScanningPressed) {
        lightLedsUp(key);
    }

    // Next state
    currState = currState == &rowScanning ? &colScanning //
            :
                currState == &colScanning ? &colScanningPressed //
                        : &rowScanning;
    currState->enter();

  

第一,调用当前气象的
loop()
函数,其重返值表明是或不是相应切换成下五个景况。假如切换成下七个情形,则调用其
enter()
函数。假使是离开第三品级,则已检查评定到二次按钮事件(按下并松手),依照按钮键值(0-15)点亮LED。点亮LED的函数定义如下,其无外乎按位依次点亮或消失每二个LED:

#define BIT_TO_PIN_VALUE(key, bit) ( (1 & (key >> bit)) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET )

void lightLedsUp(uint8_t key) {
    HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, BIT_TO_PIN_VALUE(key, 3));
    HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, BIT_TO_PIN_VALUE(key, 2));
    HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin, BIT_TO_PIN_VALUE(key, 1));
    HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_Pin, BIT_TO_PIN_VALUE(key, 0));
}

 

对此行扫描状态,步向该景况时,应该对行、列的I/O口举行设置。也即,在其enter()
达成中设置行I/O口为input情势,并启用其内部上拉电阻;列I/O为output形式,并输出0。其
loop()
完成则相继检测行I/O口是或不是读数为0,若读数为0,则表明该行有按钮按下,记下行号,并离开本状态:

#define configInputPullUp(port, pin, GPIO_InitStruct) { \
/*        HAL_GPIO_WritePin(port, pin, GPIO_PIN_RESET); */ \
        (GPIO_InitStruct)->Pin = pin ; \
        (GPIO_InitStruct)->Mode = GPIO_MODE_INPUT ; \
        (GPIO_InitStruct)->Pull = GPIO_PULLUP ; \
        (GPIO_InitStruct)->Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; \
        HAL_GPIO_Init(port, GPIO_InitStruct) ; \
}

#define configOutputLow(port, pin, GPIO_InitStruct) { \
        (GPIO_InitStruct)->Pin = pin ; \
        (GPIO_InitStruct)->Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP ; \
        (GPIO_InitStruct)->Pull = GPIO_NOPULL ; \
        (GPIO_InitStruct)->Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; \
        HAL_GPIO_Init(port, GPIO_InitStruct) ; \
        HAL_GPIO_WritePin(port, pin, GPIO_PIN_RESET);  \
}

#define DEBOUNCE_DELAY 5

void rowScanningEnter() {

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    // Row pins: input, pull-up enabled
    configInputPullUp(R1_GPIO_Port, R1_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configInputPullUp(R2_GPIO_Port, R2_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configInputPullUp(R3_GPIO_Port, R3_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configInputPullUp(R4_GPIO_Port, R4_Pin, &GPIO_InitStruct);

    // Col pins: output 0
    configOutputLow(C1_GPIO_Port, C1_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configOutputLow(C2_GPIO_Port, C2_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configOutputLow(C3_GPIO_Port, C3_Pin, &GPIO_InitStruct);
    configOutputLow(C4_GPIO_Port, C4_Pin, &GPIO_InitStruct);

}

GPIO_PinState checkPressedLow(GPIO_TypeDef *port, uint16_t pin) {
    if (GPIO_PIN_RESET == HAL_GPIO_ReadPin(port, pin)) {
        // Delay & read again
        HAL_Delay(DEBOUNCE_DELAY);
        return HAL_GPIO_ReadPin(port, pin);
    }

    return GPIO_PIN_SET;
}

uint8_t rowScanningLoop() {

    if (GPIO_PIN_RESET == checkPressedLow(R1_GPIO_Port, R1_Pin)) {
        key = 0;
        return App_LEAVE;
    }
    if (GPIO_PIN_RESET == checkPressedLow(R2_GPIO_Port, R2_Pin)) {
        key = 1 << 2;
        return App_LEAVE;
    }
    if (GPIO_PIN_RESET == checkPressedLow(R3_GPIO_Port, R3_Pin)) {
        key = 2 << 2;key
        return App_LEAVE;
    }
    if (GPIO_PIN_RESET == checkPressedLow(R4_GPIO_Port, R4_Pin)) {
        key = 3 << 2;
        return App_LEAVE;
    }

    return App_STAY;
}

 

专注,在读取pin值时,为了de-bouncing,增加了三个5ms的延时复读。一般,de-bouncing延时取5-10ms。

列扫描状态的兑现与行扫描相邻近,这里便不再给出代码了。须要验证的是,程序中采纳了一个字节型全局变量
key
用来保存键值,其第2-3位为行号(0-3),第0-1位为列号(0-3),因而,key
的值为0-0x0F,依次对应14个按钮。

而第三阶段无需改变I/O口设置,只需检验被按下按键所在的列是或不是读取pin值为1。读取pin值为1标记按钮被卸下,应该离开此情状,切换回行扫描状态:

uint8_t colScanningPressedLoop() {

    int col = 3 & key;

    if (0 == col) {
        if (GPIO_PIN_SET == HAL_GPIO_ReadPin(C1_GPIO_Port, C1_Pin)) {
            return App_LEAVE;
        }
    } else if (1 == col) {
        if (GPIO_PIN_SET == HAL_GPIO_ReadPin(C2_GPIO_Port, C2_Pin)) {
            return App_LEAVE;
        }
    } else if (2 == col) {
        if (GPIO_PIN_SET == HAL_GPIO_ReadPin(C3_GPIO_Port, C3_Pin)) {
            return App_LEAVE;
        }
    } else { // 3== col
        if (GPIO_PIN_SET == HAL_GPIO_ReadPin(C4_GPIO_Port, C4_Pin)) {
            return App_LEAVE;
        }
    }

    return App_STAY;
}

 

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