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Extend module 01：Keyboard

news 来源：原创 2025/5/2 9:35:22

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);
	}
}