參考：Linux之ARM（IMX6U）裸機按鍵輸入實驗（GPIO的輸出與輸入）
作者：一只青木呀
發布時間： 2020-08-17 21:43:37
網址：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/108057687

目錄

• 1、按鍵輸入簡介
• 2、硬件原理圖分析
• • 原理圖
  • 配置寄存器為GPIO
  • 配置寄存器的電器屬性
• 3、實驗程序的編寫
• • 3.1、bsp_gpio.h
  • 3.2、bsp_gpio.c
  • 3.3、gpio_key.h
  • 3.4、gpio_key.c(按鍵消抖delay完再讀取狀態值)
  • 3.5、main.c
• 4、編譯下載驗證
• • 4.1、連接腳本的編寫
  • 4.2、Makefile的編寫
  • 4.3、編譯下載
• 出現的問題(清除BSS段代碼4字節對齊)

前面幾篇文章試驗都是講解如何使用 I.MX6U 的 GPIO 輸出控制功能， I.MX6U 的 IO 不僅能作為輸出，而且也可以作為輸入。 I.MX6U-ALPHA 開發板上有一個按鍵，按鍵連接了一個 IO，將這個 IO 配置為輸入功能，讀取這個 IO 的值即可獲取按鍵的狀態(按下或松開)。本篇文章通過這個按鍵來控制蜂鳴器的開關

1、按鍵輸入簡介

按鍵就兩個狀態：按下或彈起，將按鍵連接到一個 IO 上，通過讀取這個 IO 的值就知道按鍵是按下的還是彈起的。至于按鍵按下的時候是高電平還是低電平要根據實際電路來判斷。

I.MX6U-ALPHA 開發板上有一個按鍵 KEY0，本篇文章我們將會編寫代碼通過這個 KEY0 按鍵來控制開發板上的蜂鳴器，按一下 KEY0 蜂鳴器打開，再按一下蜂鳴器就關閉。

2、硬件原理圖分析

本試驗我們用到的硬件有：

1） LED 燈 LED0。
2）蜂鳴器。
3） 1 個按鍵 KEY0。

原理圖

按鍵 KEY0 的原理圖如圖 15.2.1 所示：

從圖可以看出，按鍵 KEY0 是連接到 I.MX6U 的 UART1_CTS 這個 IO 上的， KEY0接了一個 10K 的上拉電阻，因此KEY0 沒有按下的時候 UART1_CTS 應該是高電平，當 KEY0按下以后 UART1_CTS 就是低電平，采用輪詢方式檢測。

配置寄存器為GPIO

配置寄存器的電器屬性

位描述

bit 16	0 HYS 關閉
bit [15:14]	11 默認 22K 上拉
bit [13]	1 pull 功能
bit [12]	1 pull/keeper 使能
bit [11]	0 關閉開路輸出
bit [7:6]	10 速度 100Mhz
bit [5:3]	000 關閉輸出
bit [0]	0 低轉換率

3、實驗程序的編寫

本次實在在上一次實驗的基礎上完成（蜂鳴器實驗），我們把上一篇的代碼復制一份，在上面做修改，重新創建 VSCode 工程，工作區名字為“key”，在工程目錄的 bsp 文件夾中創建名為“key”和“gpio”兩個文件夾。按鍵相關的驅動文件都放到“key”文件夾中，本次試驗我們對 GPIO 的操作編寫一個函數集合，也就是編寫一個 GPIO驅動文件， GPIO 的驅動文件放到“gpio”文件夾里面。

新建 bsp_gpio.c 和 bsp_gpio.h 這兩個文件，將這兩個文件都保存到剛剛創建的 bsp/gpio 文件夾里面

3.1、bsp_gpio.h

#ifndef __BSP_KEY_H #define __BSP_KEY_H#include "imx6ul.h"typedef enum _gpio_pin_direction {//枚舉類型kGPIO_DigitalInput = 0U, /*輸入*/kGPIO_DigitalOutput = 1U, /*輸出*/}gpio_pin_direction_t;typedef struct _gpio_pin_config {gpio_pin_direction_t direction; /*gpio方向：輸入還是輸出*/uint8_t outputLogic; /*如果是輸出的話，默認輸出低電平*/}gpio_pin_config_t;void gpio_init(GPIO_Type *base,int pin, gpio_pin_config_t *config); int gpio_pinread(GPIO_Type *base,int pin); void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin,int value);#endif // !__BSP_KEY_H

bsp_gpio.h 中定義了一個枚舉類型 gpio_pin_direction_t 和結構體 gpio_pin_config_t，枚舉類型 gpio_pin_direction_t 表示 GPIO 方向，輸入或輸出。結構體 gpio_pin_config_t 是 GPIO 的配置結構體，里面有 GPIO 的方向和默認輸出電平兩個成員變量

3.2、bsp_gpio.c

#include "bsp_gpio.h"/** @description : GPIO 初始化。* @param - base : 要初始化的 GPIO 組。* @param - pin : 要初始化 GPIO 在組內的編號。* @param - config : GPIO 配置結構體。* @return : 無*/void gpio_init(GPIO_Type *base,int pin, gpio_pin_config_t *config) {if(config->direction == kGPIO_DigitalInput) /*輸入*/{base->GDIR &= ~(1 << pin);}else /*輸出*/{base->GDIR |= (1 << pin);gpio_pinwrite(&base,pin,config->outputLogic); /*默認輸出電平*/}}/** @description : 讀取指定 GPIO 的電平值 。* @param – base : 要讀取的 GPIO 組。* @param - pin : 要讀取的 GPIO 腳號。* @return : 無*/int gpio_pinread(GPIO_Type *base,int pin) {return (((base->DR) >> pin) & 0x1); }/** @description : 指定 GPIO 輸出高或者低電平 。* @param – base : 要輸出的的 GPIO 組。* @param - pin : 要輸出的 GPIO 腳號。* * @param – value : 要輸出的電平， 1 輸出高電平， 0 輸出低低電平* @return : 無*/void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin,int value) {if(value == 0U){base->DR &= ~(1U<<pin); /*輸出低電平*/}else{base->DR |= (1U << pin); /*輸出高電平*/}}

文件 bsp_gpio.c 中有三個函數： gpio_init、 gpio_pinread 和 gpio_pinwrite，函數 gpio_init 用于初始化指定的 GPIO 引腳，最終配置的是 GDIR 寄存器，此函數有三個參數，這三個參數的含義如下：

參數含義

base	要初始化的 GPIO 所屬于的 GPIO 組，比如 GPIO1_IO18 就屬于 GPIO1 組。
pin	要初始化 GPIO 在組內的標號，比如 GPIO1_IO18 在組內的編號就是 18。
config	要初始化的 GPIO 配置結構體，用來指定 GPIO 配置為輸出還是輸入。

函數 gpio_pinread 是讀取指定的 GPIO 值，也就是讀取 DR 寄存器的指定位，此函數有兩個參數和一個返回值，參數含義如下：

參數含義

base	要讀取的 GPIO 所屬于的 GPIO 組，比如 GPIO1_IO18 就屬于 GPIO1 組。
pin	要讀取的 GPIO 在組內的標號，比如 GPIO1_IO18 在組內的編號就是 18。
返回值	讀取到的 GPIO 值，為 0 或者 1。

函數 gpio_pinwrite 是控制指定的 GPIO 引腳輸入高電平(1)或者低電平(0)，就是設置 DR 寄存器的指定位，此函數有三個參數，參數含義如下：

參數含義

base	要設置的 GPIO 所屬于的 GPIO 組，比如 GPIO1_IO18 就屬于 GPIO1 組。
pin	要設置的 GPIO 在組內的標號，比如 GPIO1_IO18 在組內的編號就是 18。
value	要設置的值， 1(高電平)或者 0(低電平)。

我們以后就可以使用函數 gpio_init 設置指定 GPIO 為輸入還是輸出，使用函數 gpio_pinread和 gpio_pinwrite 來讀寫指定的 GPIO

接下來編寫按鍵驅動文件，新建 bsp_key.c 和 bsp_key.h 這兩個文件，將這兩個文件都保存到剛剛創建的 bsp/key 文件夾里面

3.3、gpio_key.h

#ifndef __BSP_KEY_H #define __BSP_KEY_H#include "imx6ul.h" #include "bsp_delay.h"/*定義按鍵值 枚舉 方便有多個按鍵 這里只有一個按鍵*/ enum keyvalue {KEY_NONE =0,KEY_VALUE , };/*函數聲明*/ void key_init(); int key_get_value();#endif // !__BSP_KEY_H

bsp_key.h 文件中定義了一個枚舉類型： keyvalue， 此枚舉類型表示按鍵值， 因為 I.MX6UALPHA 開發板上只有一個按鍵，因此枚舉類型里面只到 KEY0_VALUE

3.4、gpio_key.c(按鍵消抖delay完再讀取狀態值)

#include "bsp_key.h"/** @description : 初始化按鍵* @param : 無* @return : 無*/void key_init(void) {gpio_pin_config_t key_config;/* 1、初始化 IO 復用, 復用為 GPIO1_IO18 .h文件找到這個宏*/IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0);/* 2、、配置 UART1_CTS_B 的 IO 屬性*bit 16:0 HYS 關閉*bit [15:14]: 11 默認 22K 上拉*bit [13]: 1 pull 功能*bit [12]: 1 pull/keeper 使能*bit [11]: 0 關閉開路輸出*bit [7:6]: 10 速度 100Mhz*bit [5:3]: 000 關閉輸出*bit [0]: 0 低轉換率*/ //0xf080演算過程如下圖所示IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xf080);/* 3、初始化 GPIO GPIO1_IO18 設置為輸入*/key_config.direction=kGPIO_DigitalInput;gpio_init(GPIO1,18,&key_config);//或者不用庫函數 直接操作結構體里的寄存器：//GPIO1->GDIR &= ~(1<<18);}/* * @description : 獲取按鍵值 * @param : 無 * @return : 0 沒有按鍵按下，其他值:對應的按鍵值 */ int key_get_value(void) {int ret =0;static unsigned char release =1; /*為1表示按鍵處于釋放狀態*/if((release == 1) && (gpio_pin_read(GPIO1,18) == 0))//釋放狀態下檢測到按鍵被按下{delay(10); /*按鍵消抖處理 大概10ms就夠了*/release = 0;if(gpio_pin_read(GPIO1,18) == 0)//延時10ms讀取還是0 說明按鍵按下是有效的{ret = KEY_VALUE;}}else if(gpio_pin_read(GPIO1,18) == 1)//沒有被按下{ret =0;release = 1;}return ret; }

程序中2、配置 UART1_CTS_B 的 IO 屬性的演算過程:
按鍵消抖原理：

bsp_key.c 中一共有兩個函數： key_init 和 key_getvalue， key_init 是按鍵初始化函數，用來初始化按鍵所使用的 UART1_CTS 這個 IO。函數 key_init 先設置 UART1_CTS 復用為GPIO1_IO18，然后配置 UART1_CTS 這個 IO 為速度為 100MHz，默認 22K 上拉。最后調用函數 gpio_init 來設置 GPIO1_IO18 為輸入功能。

函數 key_getvalue 用于獲取按鍵值，此函數沒有參數，只有一個返回值，返回值表示按鍵值，返回值為 0 的話就表示沒有按鍵按下，如果返回其他值的話就表示對應的按鍵按下了。獲取按鍵值其實就是不斷的讀取 GPIO1_IO18 的值，如果按鍵按下的話相應的 IO 被拉低，那么GPIO1_IO18 值就為 0，如果按鍵未按下的話 GPIO1_IO18 的值就為 1。此函數中靜態局部變量release 表示按鍵是否釋放。

3.5、main.c

#include "main.h"int main() {int i=0;int keyvalue=0; unsigned char led_status= OFF;unsigned char beep_status= OFF;clk_enable(); //使能外設時鐘led_init(); //初始化LEDinit_beep();//初始化蜂鳴器key_init(); //初始化keywhile(1){//按鍵控制蜂鳴器keyvalue = key_getvalue();if(keyvalue)//值為正 表示有效的按鍵值{switch (keyvalue)//按鍵狀態{case KEY_VALUE://這里只寫了一種casebeep_status=!beep_status;beep_switch(beep_status);break;default:break;}}i++;if(i==50)//50*10=500ms 燈亮滅一次{i=0;led_status=!led_status;led_switch(LED0,led_status);}}return 0; }

main.c 函數先初始化 led 燈、蜂鳴器和按鍵，然后在 while(1)循環中不斷的調用函數key_getvalue 來讀取按鍵值，如果 KEY0 按下的話就打開/關閉蜂鳴器。 LED0 作為系統提示指示燈閃爍，閃爍周期大約為 500ms。

4、編譯下載驗證

4.1、連接腳本的編寫

SECTIONS {. = 0x87800000;.text :{obj/start.o*(.text)}.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}.data ALIGN(4) : {*(.data)}. = ALIGN(4) ;__bss_start = .;.bss ALIGN(4) : { *(.bss) *(COMMON)}__bss_end = .; }

這里注意bss段需要四字節對其，否則會清除其他字段的內容，造成程序的崩潰

4.2、Makefile的編寫

CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf- TARGET ?= keyCC := $(CROSS_COMPILE)gcc LD := $(CROSS_COMPILE)ld OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy OBJDUMP := $(CROSS_COMPILE)objdumpINCDIRS := imx6ul \bsp/clk \bsp/led \bsp/delay \bsp/beep \bsp/gpio \bsp/keySRCDIRS := project \bsp/clk \bsp/led \bsp/delay \bsp/beep \bsp/key \bsp/gpio INCLUDE := $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))SFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.s)) CFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))SFILENDIR := $(notdir $(SFILES)) CFILENDIR := $(notdir $(CFILES))SOBJS := $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.s=.o)) COBJS := $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o)) OBJS := $(SOBJS) $(COBJS)VPATH := $(SRCDIRS).PHONY: clean$(TARGET).bin : $(OBJS)$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis$(SOBJS) : obj/%.o : %.s$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<$(COBJS) : obj/%.o : %.c$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<clean:rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)

4.3、編譯下載

使用 Make 命令編譯代碼，編譯成功以后使用軟件 imxdownload 將編譯完成的 key.bin 文件下載到 SD 卡中，命令如下：

chmod 777 imxdownload //給予 imxdownload 可執行權限，一次即可 ./imxdownload key.bin /dev/sdd //燒寫到 SD 卡中

燒寫成功以后將 SD 卡插到開發板的 SD 卡槽中，然后復位開發板。如果代碼運行正常的話 LED0 會以大約 500ms 周期閃爍， 按下開發板上的 KEY0 按鍵，蜂鳴器打開，再按下 KEY0按鍵，蜂鳴器關閉。

具體燒寫過程請參考程序燒寫到SD卡詳情

出現的問題(清除BSS段代碼4字節對齊)

解決方法：

編譯再次查看反匯編文件中BSS段的地址

按照四字節對齊原則，發現往后移動了，能被4整除

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM（IMX6U）裸机按键输入实验(BSP+SDK、GPIO输入与输出、按键消抖)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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