【星云 Orbit-F4 开发板】03a. 按键玩法一：独立按键定时中断扫描法

【星云 Orbit-F4 开发板】03b. 按键玩法一：独立按键中断扫描法

概述

本教程基于STM32F407 HAL库，实现模块化的定时中断按键扫描功能，采用去抖动算法与自锁机制确保稳定检测。代码分为按键模块、蜂鸣器模块、定时器模块及主程序，结构清晰，便于移植扩展。

目录结构

Project/  
├── Inc/  
│   ├── key.h          // 按键模块头文件  
│   ├── beep.h         // 蜂鸣器模块头文件  
│   ├── timer.h        // 定时器模块头文件  
├── Src/  
│   ├── key.c          // 按键模块实现  
│   ├── beep.c         // 蜂鸣器模块实现  
│   ├── timer.c        // 定时器模块实现  
│   ├── main.c         // 主程序

模块化代码实现

1. 按键模块 (key.h/key.c)

功能：封装按键初始化与扫描逻辑，支持多按键独立检测。

// key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H#include "stm32f4xx_hal.h"#define KEY_NUM         2       // 按键数量
#define DEBOUNCE_TIME   20      // 去抖动时间阈值（单位：ms）// 按键结构体
typedef struct {GPIO_TypeDef *port;         // GPIO端口uint16_t pin;               // GPIO引脚uint8_t is_pressed;         // 当前按键状态（1:按下, 0:释放）uint8_t lock;               // 自锁标志uint16_t debounce_cnt;      // 去抖动计数器
} Key_TypeDef;// 全局按键数组声明（在key.c中定义）
extern Key_TypeDef keys[KEY_NUM];void KEY_Init(void);            // 按键初始化
void KEY_Scan(void);            // 按键扫描（需在定时中断中调用）#endif

// key.c
#include "key.h"// 定义两个按键的硬件配置
Key_TypeDef keys[KEY_NUM] = {{GPIOA, GPIO_PIN_0, 0, 0, 0}, // Key1: PA0（下拉输入）{GPIOA, GPIO_PIN_1, 0, 0, 0}  // Key2: PA1（下拉输入）
};// 按键初始化
void KEY_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};// 使能GPIOA时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();// 配置按键引脚为下拉输入GPIO_InitStruct.Pin = keys[0].pin | keys[1].pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}// 按键扫描函数（需在1ms定时中断中调用）
void KEY_Scan(void) {for (uint8_t i = 0; i < KEY_NUM; i++) {uint8_t current_state = HAL_GPIO_ReadPin(keys[i].port, keys[i].pin);if (current_state == GPIO_PIN_SET) { // 检测到高电平（按键按下）if (keys[i].lock == 0) {         // 首次检测到按下keys[i].debounce_cnt++;if (keys[i].debounce_cnt >= DEBOUNCE_TIME) {keys[i].is_pressed = 1;  // 标记按键按下keys[i].lock = 1;        // 自锁，防止重复触发keys[i].debounce_cnt = 0;}}} else { // 按键释放keys[i].lock = 0;keys[i].debounce_cnt = 0;keys[i].is_pressed = 0;         // 清除按下标记}}
}

2. 蜂鸣器模块 (beep.h/beep.c)

功能：控制蜂鸣器鸣叫时间，支持短鸣触发。

// beep.h
#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H#include "stm32f4xx_hal.h"#define BEEP_PORT       GPIOB
#define BEEP_PIN        GPIO_PIN_0
#define BEEP_SHORT_MS   40      // 短鸣持续时间（ms）void BEEP_Init(void);           // 蜂鸣器初始化
void BEEP_Trigger(uint16_t duration_ms);  // 触发蜂鸣器#endif

// beep.c
#include "beep.h"static volatile uint16_t beep_counter = 0;  // 蜂鸣器计时器// 蜂鸣器初始化
void BEEP_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};// 使能GPIOB时钟__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();// 配置蜂鸣器引脚为推挽输出GPIO_InitStruct.Pin = BEEP_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(BEEP_PORT, &GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(BEEP_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 初始关闭
}// 触发蜂鸣器（duration_ms: 持续时间）
void BEEP_Trigger(uint16_t duration_ms) {beep_counter = duration_ms;HAL_GPIO_WritePin(BEEP_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_SET); // 启动蜂鸣器
}// 更新蜂鸣器状态（需在1ms定时中断中调用）
void BEEP_Update(void) {if (beep_counter > 0) {beep_counter--;if (beep_counter == 0) {HAL_GPIO_WritePin(BEEP_PORT, BEEP_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 关闭}}
}

3. 定时器模块 (timer.h/timer.c)

功能：配置TIM3定时器，提供1ms中断用于按键扫描与蜂鸣器控制。

// timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H#include "stm32f4xx_hal.h"void TIMER_Init(void);  // 定时器初始化#endif

// timer.c
#include "timer.h"
#include "key.h"
#include "beep.h"TIM_HandleTypeDef htim3;// 定时器初始化
void TIMER_Init(void) {TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};htim3.Instance = TIM3;htim3.Init.Prescaler = 84 - 1;       // 84MHz / 84 = 1MHzhtim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim3.Init.Period = 1000 - 1;       // 1ms中断周期 (1MHz / 1000)htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;HAL_TIM_Base_Init(&htim3);sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig);sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig);HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); // 启动定时器中断
}// 定时器中断回调函数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if (htim->Instance == TIM3) {KEY_Scan();     // 按键扫描BEEP_Update();  // 更新蜂鸣器状态}
}

4. 主程序 (main.c)

功能：模块初始化与按键服务处理。

#include "main.h"
#include "key.h"
#include "beep.h"
#include "timer.h"int main(void) {HAL_Init();KEY_Init();     // 初始化按键BEEP_Init();    // 初始化蜂鸣器TIMER_Init();   // 初始化定时器while (1) {// 检测按键触发for (uint8_t i = 0; i < KEY_NUM; i++) {if (keys[i].is_pressed) {BEEP_Trigger(BEEP_SHORT_MS); // 触发蜂鸣器keys[i].is_pressed = 0;      // 清除按键状态}}}
}

逻辑详解

模块化设计
- 按键模块：封装GPIO配置与扫描逻辑，支持多按键独立检测。
- 蜂鸣器模块：提供触发接口与状态更新，分离控制逻辑。
- 定时器模块：统一管理中断，确保1ms精准调度。
去抖动机制
- 在KEY_Scan()中，通过debounce_cnt累计中断次数，超过阈值后标记按键按下，避免抖动误触发。
自锁标志
- 按键按下后设置lock标志，防止长按重复触发；释放后自动复位。
蜂鸣器控制
- 触发时设置beep_counter，定时中断中递减至0后关闭，确保鸣叫时间精确。