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【STM32F4系列】【自制库】6×6矩阵键盘（软件部分，扫描法和行反转法）_stm32矩阵按键反转法

作者：你好赵伟 | 2024-03-24 11:59:05

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stm32矩阵按键反转法

请先看硬件和扫描方法的内容，本文章基于此，传送门https://blog.csdn.net/m0_57585228/article/details/125228656

需求

可以分别识别每个按键的按下与松开

扫描法

思路

  1. 初始化
  2. 定时器定时扫描一次
  3. 读取扫描到的按键
  4. 如果这次读取的和上次不同，则标志置位
  5. 将数据暂存起来，利用状态机的思想，当出现按下信号时进入按下状态，当回到松开信号时回到原状态

初始化

需要初始化的外设有，GPIO，定时器中断

GPIO

有2组，输入组设置为上拉输入，输出组设置为开漏上拉输出，详情之前介绍过
GPIOhttps://blog.csdn.net/m0_57585228/article/details/124498831

头文件（KeyBoard.h）

  1. #define Key_L0 GPIO_Pin_0
  2. #define Key_L1 GPIO_Pin_1
  3. #define Key_L2 GPIO_Pin_2
  4. #define Key_L3 GPIO_Pin_3
  5. #define Key_L4 GPIO_Pin_4
  6. #define Key_L5 GPIO_Pin_5
  7. #define Key_L_GPIOx GPIOA
  8. #define Key_L_GPIO_RCC RCC_AHB1Periph_GPIOA
  9.  
  10. #define Key_R0 GPIO_Pin_0
  11. #define Key_R1 GPIO_Pin_1
  12. #define Key_R2 GPIO_Pin_10
  13. #define Key_R3 GPIO_Pin_3
  14. #define Key_R4 GPIO_Pin_4
  15. #define Key_R5 GPIO_Pin_5
  16. #define Key_R_GPIOx GPIOB
  17. #define Key_R_GPIO_RCC RCC_AHB1Periph_GPIOB

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_Scan_GPIO_init(void)
  2. {
  3. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;												//声明GPIO初始化结构体
  4. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(Key_L_GPIO_RCC, ENABLE);									//打开GPIO时钟
  5. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;										//设置为输出模式
  6. 	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;										//设置为开漏输出
  7. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = Key_L0 | Key_L1 | Key_L2 | Key_L3 | Key_L4 | Key_L5; //设置引脚
  8. 	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;										//设置为上拉
  9. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;									//设置为快速模式
  10. 	GPIO_Init(Key_L_GPIOx, &GPIO_InitStruct);
  11. 	Set();
  12. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(Key_R_GPIO_RCC, ENABLE);									//打开GPIO时钟
  13. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;										//设置为输入模式
  14. 	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;										//
  15. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = Key_R0 | Key_R1 | Key_R2 | Key_R3 | Key_R4 | Key_R5; //设置引脚
  16. 	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;										//设置为上拉
  17. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;									//设置为快速模式
  18. 	GPIO_Init(Key_R_GPIOx, &GPIO_InitStruct);										//初始化
  19. }
  20. void Set(void)
  21. {
  22. 	GPIO_SetBits(Key_L_GPIOx, Key_L0 | Key_L1 | Key_L2 | Key_L3 | Key_L4 | Key_L5);
  23. }

定时器

需要开启定时器中断，中断时间设置为几到几十毫秒即可，因为在定时器中使用了1us延迟，我们给定时器中断的个较低的优先级

定时器https://blog.csdn.net/m0_57585228/article/details/124520929

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_Scan_Tim_init(void)
  2. {
  3. 	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_Init_Struct;			  //声明定时器初始化结构体
  4. 	NVIC_InitTypeDef NVIC_Init_Struct;					  //声明NVIC初始化结构体
  5. 	RCC_APB1PeriphClockCmd(Key_Tim_RCC, ENABLE);		  //打开时钟
  6. 	TIM_Init_Struct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;	  //滤波器不分频
  7. 	TIM_Init_Struct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
  8.  
  9. 	//每次中断触发时间=[(TIM_Period+1)*(TIM_Prescaler+1)/(SystemCoreClock)] (s)
  10. 	//这里是10ms
  11. 	TIM_Init_Struct.TIM_Period = 840 - 1;
  12. 	TIM_Init_Struct.TIM_Prescaler = 1000 - 1;
  13. 	TIM_Init_Struct.TIM_RepetitionCounter = 0;	   //高级定时器特有，这里写0就行
  14. 	TIM_TimeBaseInit(Key_Timx, &TIM_Init_Struct);  //调用函数初始
  15. 	TIM_ITConfig(Key_Timx, TIM_IT_Update, ENABLE); //启用溢出中断
  16.  
  17. 	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//设置NVIC中断分组2
  18. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannel = Tim_IRQn;			//中断名称
  19. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//使能
  20. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //主优先级1
  21. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//副优先级1
  22. 	NVIC_Init(&NVIC_Init_Struct);							//初始化NVIC
  23. 	TIM_Cmd(Key_Timx, ENABLE);								//打开定时器
  24. }

读取和置位函数

C文件（KeyBoard.c）

  1. u8 Key_Scan_Read_IN(void)
  2. {
  3. 	u8 zj = 0;
  4. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R0))
  5. 		zj |= 1 << 0;
  6. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R1))
  7. 		zj |= 1 << 1;
  8. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R2))
  9. 		zj |= 1 << 2;
  10. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R3))
  11. 		zj |= 1 << 3;
  12. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R4))
  13. 		zj |= 1 << 4;
  14. 	if (GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R5))
  15. 		zj |= 1 << 5;
  16. 	return (~zj) & 0x3f;
  17. }
  18. void Key_Scan_ReSet(u8 i)
  19. {
  20. 	if (i == 0)
  21. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L0);
  22. 	else if (i == 1)
  23. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L1);
  24. 	else if (i == 2)
  25. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L2);
  26. 	else if (i == 3)
  27. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L3);
  28. 	else if (i == 4)
  29. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L4);
  30. 	else if (i == 5)
  31. 		GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, Key_L5);
  32. }

定时器扫描

每一次触发中断扫描全部输出线，需要间隔一段时间避免频率过高导致误触

然后将其暂存起来、

C文件（KeyBoard.c）

  1. u8 Key_Scan_Dat[6] = {0};
  2. void Key_Scan_Code(void)
  3. {
  4. 	static u8 Dat1[6] = {0};
  5. 	static u8 Dat2[6] = {0};
  6. 	static u8 ins = 0;
  7. 	if (ins == 0)
  8. 	{
  9. 		for (int i = 0; i < 6; i++)
  10. 		{
  11. 			Set();
  12. 			Key_Scan_ReSet(i);
  13. 			Delay_us(1);
  14. 			Dat1[i] = Key_Scan_Read_IN();
  15. 			ins = 1;
  16. 		}
  17. 		Set();
  18. 	}
  19. 	else if (ins == 1)
  20. 	{
  21. 		for (int i = 0; i < 6; i++)
  22. 		{
  23. 			Set();
  24. 			Key_Scan_ReSet(i);
  25. 			Delay_us(1);
  26. 			Dat2[i] = Key_Scan_Read_IN();
  27. 		}
  28. 		Set();
  29. 		for (int i = 0; i < 6; i++)
  30. 		{
  31. 			if ((Dat2[i] == Dat1[i]))
  32. 			{
  33. 				if (Key_Scan_Dat[i] != Dat1[i])
  34. 					Key_OK = 1;
  35. 				Key_Scan_Dat[i] = Dat1[i];
  36. 			}
  37. 		}
  38. 		ins = 0;
  39. 	}
  40. }

动作函数

为了增加通用性，这个函数可以在主函数调用，也可以在中断调用

使用了函数指针，使用时将两个参数传入即可，就j和i分别是行和列的序号

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_Scan_Action(void (*Down)(u8 R, u8 L), void (*Up)(u8 R, u8 L))
  2. {
  3.  
  4. 	if (Key_OK)
  5. 	{
  6. 		for (int i = 0; i < 6; i++)
  7. 		{
  8. 			for (int j = 0; j < 6; j++)
  9. 			{
  10. 				if (Key_Scan_Dat[i] & (1 << j))
  11. 				{
  12. 					Key_Key[j][i] = 1;
  13. 					Key_OK = 0;
  14. 					Down(j, i);
  15. 				}
  16. 				if ((Key_Key[j][i] == 1) && ((Key_Scan_Dat[i] & (1 << j)) == 0))
  17. 				{
  18. 					Key_Key[j][i] = 0;
  19. 					Up(j, i);
  20. 				}
  21. 			}
  22. 		}
  23. 	}
  24. }

行反转法

GPIO

输入和输出均设置为开漏上拉输出

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_RLreverse_GPIO_init(void)
  2. {
  3. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;												//声明GPIO初始化结构体
  4. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(Key_R_GPIO_RCC, ENABLE);									//打开GPIO时钟
  5. 	RCC_AHB1PeriphClockCmd(Key_L_GPIO_RCC, ENABLE);									//打开GPIO时钟
  6. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;										//设置为输出模式
  7. 	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;										//设置为开漏输出
  8. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = Key_R0 | Key_R1 | Key_R2 | Key_R3 | Key_R4 | Key_R5; //设置引脚
  9. 	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;										//设置为上拉
  10. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;									//设置为快速模式
  11. 	GPIO_Init(Key_R_GPIOx, &GPIO_InitStruct);
  12. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;										//设置为输出模式
  13. 	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;										//设置为开漏输出
  14. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = Key_L0 | Key_L1 | Key_L2 | Key_L3 | Key_L4 | Key_L5; //设置引脚
  15. 	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;										//设置为上拉
  16. 	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;									//设置为快速模式
  17. 	GPIO_Init(Key_L_GPIOx, &GPIO_InitStruct);										//初始化
  18. }

定时器

定时器设置和扫描法基本相同

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_RLreverse_Tim_init(void)
  2. {
  3. 	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_Init_Struct;			  //声明定时器初始化结构体
  4. 	NVIC_InitTypeDef NVIC_Init_Struct;					  //声明NVIC初始化结构体
  5. 	RCC_APB1PeriphClockCmd(Key_Tim_RCC, ENABLE);		  //打开时钟
  6. 	TIM_Init_Struct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;	  //滤波器不分频
  7. 	TIM_Init_Struct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
  8.  
  9. 	//每次中断触发时间=[(TIM_Period+1)*(TIM_Prescaler+1)/(SystemCoreClock)] (s)
  10. 	//这里是5ms
  11. 	TIM_Init_Struct.TIM_Period = 840 - 1;
  12. 	TIM_Init_Struct.TIM_Prescaler = 1000 - 1;
  13. 	TIM_Init_Struct.TIM_RepetitionCounter = 0;	   //高级定时器特有，这里写0就行
  14. 	TIM_TimeBaseInit(Key_Timx, &TIM_Init_Struct);  //调用函数初始
  15. 	TIM_ITConfig(Key_Timx, TIM_IT_Update, ENABLE); //启用溢出中断
  16.  
  17. 	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//设置NVIC中断分组2
  18. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannel = Tim_IRQn;			//中断名称
  19. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//使能
  20. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; //主优先级1
  21. 	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//副优先级1
  22. 	NVIC_Init(&NVIC_Init_Struct);							//初始化NVIC
  23. 	TIM_Cmd(Key_Timx, ENABLE);								//打开定时器
  24. }

读取和置位函数

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_RLreverse_Set(u8 R_L, u8 bool)
  2. {
  3. 	if (R_L == 1)
  4. 	{
  5. 		if (bool == 1)
  6. 			GPIO_SetBits(Key_L_GPIOx, (Key_L0 | Key_L1 | Key_L2 | Key_L3 | Key_L4 | Key_L5));
  7. 		else if (bool == 0)
  8. 			GPIO_ResetBits(Key_L_GPIOx, (Key_L0 | Key_L1 | Key_L2 | Key_L3 | Key_L4 | Key_L5));
  9. 	}
  10. 	else if (R_L == 0)
  11. 	{
  12. 		if (bool == 1)
  13. 			GPIO_SetBits(Key_R_GPIOx, (Key_R0 | Key_R1 | Key_R2 | Key_R3 | Key_R4 | Key_R5));
  14. 		else if (bool == 0)
  15. 			GPIO_ResetBits(Key_R_GPIOx, (Key_R0 | Key_R1 | Key_R2 | Key_R3 | Key_R4 | Key_R5));
  16. 	}
  17. }
  18. u8 Key_RLreverse_Read(u8 R_L)
  19. {
  20. 	u8 zj = 0;
  21. 	if (R_L == 0)
  22. 	{
  23. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R5);
  24. 		zj <<= 1;
  25. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R4);
  26. 		zj <<= 1;
  27. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R3);
  28. 		zj <<= 1;
  29. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R2);
  30. 		zj <<= 1;
  31. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R1);
  32. 		zj <<= 1;
  33. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_R_GPIOx, Key_R0);
  34. 	}
  35. 	else if (R_L == 1)
  36. 	{
  37. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L5);
  38. 		zj <<= 1;
  39. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L4);
  40. 		zj <<= 1;
  41. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L3);
  42. 		zj <<= 1;
  43. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L2);
  44. 		zj <<= 1;
  45. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L1);
  46. 		zj <<= 1;
  47. 		zj |= GPIO_ReadInputDataBit(Key_L_GPIOx, Key_L0);
  48. 	}
  49. 	return zj;
  50. }

行反转函数

这个函数是用来扫描的，需要在定时器中调用

也可以稍微更改一下放入外部中断中（可能需要额外硬件或者占用多个中断源，不推荐）

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_RLreverse_Code()
  2. {
  3.  
  4. 	static u8 zj_R;
  5. 	static u8 zj_L;
  6. 	u16 zj = 0;
  7. 	static u8 Key_Code_ins;
  8. 	static u16 Bef_Dat;
  9. 	if (Key_Code_ins == 1) //去抖
  10. 	{
  11. 		zj_R = Key_RLreverse_Read(Key_R);
  12. 		Key_RLreverse_Set(Key_R, 0); //行设为
  13. 		Key_RLreverse_Set(Key_L, 1); //列设成
  14. 		Key_Code_ins = 2;
  15. 	}
  16. 	else if (Key_Code_ins == 2)
  17. 	{
  18. 		zj_L = Key_RLreverse_Read(Key_L);
  19. 		zj = zj_L | (zj_R << 8);
  20. 		if (zj != Bef_Dat)
  21. 		{
  22. 			Key_OK = 1;
  23. 			Key_Data[Key_L] = zj_L;
  24. 			Key_Data[Key_R] = zj_R;
  25. 			Key_RLreverse_Decode();
  26. 		}
  27. 		Bef_Dat = zj;
  28. 		Key_Code_ins = 0;
  29. 	}
  30. 	else
  31. 	{
  32.  
  33. 		Key_RLreverse_Set(Key_L, 0); //行设为1
  34. 		Key_RLreverse_Set(Key_R, 1); //列设为0
  35. 		if (Key_RLreverse_Read(Key_R) != 0x3F)
  36. 			Key_Code_ins = 1;
  37. 		else
  38. 			Key_Code_ins = 0;
  39. 	}
  40. }

动作函数

和扫描法类似

C文件（KeyBoard.c）

  1. void Key_RLreverse_Action(void (*Down)(u8 R, u8 L), void (*Up)(u8 R, u8 L))
  2. {
  3. 	if (Key_OK)
  4. 	{
  5. 		Key_OK = 0;
  6. 		for (int i = 0; i < 6; i++)
  7. 		{
  8. 			for (int j = 0; j < 6; j++)
  9. 			{
  10. 				if (Key_Key[i][j] == Key_Down)
  11. 				{
  12.  
  13. 					Down(i, j);
  14. 				}
  15. 				else if (Key_Key[i][j] == Key_Up)
  16. 				{
  17. 					Key_Key[i][j] = Key_Keep;
  18.  
  19. 					Up(i, j);
  20. 				}
  21. 			}
  22. 		}
  23. 	}
  24. }

成品

矩阵键盘演示，可以识别按键按下与松开

GitHubicon-default.png?t=M4ADhttps://github.com/HZ1213825/STM32F4_Matrix_KeyBoard百度网盘icon-default.png?t=M4ADhttps://pan.baidu.com/s/1U1B8jIfiXDHqmPbITeSRmw?pwd=mtlu 

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