Extend module 01：Keyboard

一、Keyboard

（1）资源介绍

🔅原理图

🔅扫描原理

（2）STM32CubeMX 软件配置

（3）代码编写

（4）实验现象

二、Keyboard接口函数封装

三、踩坑日记

（1）上拉电阻问题

一、Keyboard

（1）资源介绍

🔅原理图

蓝桥杯物联网竞赛实训平台提供了一个拓展接口 EXTEND MODULE，所有拓展模块均可直接安装在 Lora 终端上使用；

2×3 矩阵键盘模块电路原理图如下所示：

通过两张电路图连接可知，引脚资源配置情况为：

表1 引脚资源配置情况
Keyboard	MCU
COLUMN_1	PB3
COLUMN_2	PA15
COLUMN_3	PA0
ROW_1	PA12
ROW_2	PA11

🔅扫描原理

1️⃣行扫描：所有行线作为输入端口，列线作为输出端口。逐个拉低列线输出，检测对应行是否读到低电平，若有即可确定按键触发位置；

2️⃣列扫描：与行扫描相反。所有列线作为输入端口，行线作为输出端口。逐个拉低行线输出，检测对应列是否读到低电平，从而确定按键触发位置；

本文将通过列扫描方式使用矩阵键盘模块；

（2）STM32CubeMX 软件配置

🔅“工程建立、时钟树配置、Debug 串行线配置、代码生成配置” 在下文中有讲解，这里不再赘述❗️

【蓝桥杯——物联网设计与开发】Part1：GPIOhttps://blog.csdn.net/m0_63116406/article/details/144894900?spm=1001.2014.3001.55011️⃣点击引脚 PA12 和 PA11 → 选择 GPIO_Input 模式；

2️⃣点击"System Core" → "GPIO"，将 PA12 和 PA11 的 "GPIO Pull-up/Pull-down" 栏修改为 "Pull-up" ，即将 PA12 和 PA11 引脚初始化为带上拉电阻的输入引脚；

3️⃣点击引脚 PA0 、 PA15 和 PB3 → 选择 GPIO_Output 模式；

4️⃣点击"System Core" → "GPIO"，将 PA0 、 PA15 和 PB3 的"GPIO output level" 栏修改为 "High"，即将 PA0 、 PA15 和 PB3 引脚初始化为高电平；

5️⃣配置 OLED；

6️⃣生成代码即可；

（3）代码编写

🟢️main 函数

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "oled.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes *//* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t puc_oled[17];
/* USER CODE END PV *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 */uint8_t key_val = 0;/* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_I2C1_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */OLED_Init();/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){key_val = ' ';/* 按键扫描 */HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);	//	第一列HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){key_val = '1';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0);	//	抬手检测}}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){key_val = '4';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0);	//	抬手检测}}HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);	//	第二列HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){key_val = '2';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0);	//	抬手检测}}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){key_val = '5';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0);	//	抬手检测}}HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);	//	第三列if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0){key_val = '3';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0);	//	抬手检测}}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){HAL_Delay(10);	// 延时消抖if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0){key_val = '6';while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0);	//	抬手检测}}/* 键值显示 */sprintf((char*)puc_oled, "  Key value:%c   ", key_val);OLED_ShowString(0, 0, puc_oled, 16);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

（4）实验现象

按下按键后，OLED 屏幕上会显示对应键值。

二、Keyboard接口函数封装

🟡️Keyboard扫描函数

uint8_t key_read(void)
{uint8_t key_val = 0;/* 按键扫描 */HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);	//	第一列HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0)key_val = '1';else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0)key_val = '4';HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);	//	第二列HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0)key_val = '2';else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0)key_val = '5';HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET);	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);	//	第三列if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12) == 0)key_val = '3';else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_11) == 0)key_val = '6';return key_val;
}

🔴Keyboard接口函数调用实例

/* 按键处理任务函数 */
void task_keys(void)
{uint8_t key_down, key_tmp;static uint8_t key_old = 0;// 10ms 调用一次if(cnt_10ms < 10)	return;cnt_10ms = 0;// 边沿检测key_tmp = key_read();key_down = key_tmp & (key_tmp ^ key_old);key_old = key_tmp;// 下降沿逻辑处理if(key_down){OLED_Clear();sprintf((char*)puc_oled, "  Key value:%c   ", key_down);OLED_ShowString(0, 0, puc_oled, 16);}
}