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四、GPIO中断实现按键功能

news 2025/9/6 23:39:20

4.1 GPIO简介

输入输出（I/O）是一个非常重要的概念。I/O泛指所有类型的输入输出端口，包括单向的端口如逻辑门电路的输入输出管脚和双向的GPIO端口。而GPIO（General-Purpose Input/Output）则是一个常见的术语，指的是通用输入输出接口。

下面有请DeepSeek发言

LPC1110系列Cortex-M0微控制器的GPIO口的结构特点：

1	端口可由软件配置为输入输出
2	引脚默认为输入（所以点灯时需要改下方向）
3	端口引脚的读写操作可屏蔽
4	每个单独引脚可被用作外部中断输入引脚
5	每个GPIO中断可配置为高、低电平、下降、上升沿或双边沿触发
6	可对单独端口的中断级别进行配置

4.2 GPIO口的寄存器

所有GPIO寄存器都为32位

GPIO端口基址为

端口0	0x5000 0000
端口1	0x5001 0000
端口2	0x5002 0000
端口3	0x5003 0000

4.2.1 数据寄存器 GPIOnDATA

用于读取输入引脚的状态数据或者配置输出引脚的输出状态

对应端口位置后四位范围为 0000 ~ 3FFC

11：0	PIOn_0 ~ PIOn_11的输入/输出数据
31：12	保留

4.2.2 方向寄存器 GPIOnDIR

11：0	PIOn_0 ~ PIOn_11的输入/输出方向 0为输入， 1为输出位数0-11与0-11引脚一一对应
31：12	保留

4.2.3 中断触发寄存器 GPIOnIS

相较于基地址偏移量0x8004 即0x500n 8004

11：0	PIOn_x 0为边沿触发，1为电平触发
31：12	保留

4.2.4 中断双边沿触发寄存器 GPIOnIBE

相较于基地址偏移量0x8008 即0x500n 8008

11：0

0为通过4.2.5中寄存器GPIOnIEV控制PIOn_x的中断

1为通过PIOn_x上双边沿触发中断

31：12

保留

4.2.5 中断事件寄存器 GPIOnIEV

相较于基地址偏移量0x800C 即0x500n 800C

11：0

0为上升沿或者高电平触发中断

1为下降沿或者低电平触发中断

具体边沿还是电平看4.2.3中GPIOnIS的设置

31：12

保留

4.2.6 中断屏蔽寄存器 GPIOnIE

相较于基地址偏移量0x8010 即0x500n 8010

11：0

0为中断被屏蔽

1为中断不被屏蔽

31：12

保留

4.2.7 原始中断状态寄存器 GPIOnIRS

相较于基地址偏移量0x8014 即0x500n 8014

屏蔽之前的中断状态

11：0

0为无中断

1为满足中断要求

31：12

保留

4.2.8 屏蔽中断状态寄存器 GPIOnMIS

相较于基地址偏移量0x8018 即0x500n 8018

考虑了屏蔽操作之后是否有中断

11：0

0为无中断，或者中断被屏蔽

1为满足中断要求

31：12

保留

4.2.9 中断清除寄存器 GPIOnIC

相较于基地址偏移量0x801C 即0x500n 801C

11：0

0无操作

1为清除PIOn_x上的边沿检测逻辑

31：12

保留

4.3 LPC上的GPIO按键

按键按下引脚低电平，不按是高电平

4.4 按键控制LED闪烁频率

任务：

1. BUTTON（PIO3_5）按键按下，闪烁频率为1Hz，再次按下，恢复闪烁频率为0.5Hz；

2. WEAKUP（PIO1_4）按键按下，闪烁频率为2Hz，再次按下，恢复闪烁频率为0.5Hz；

3. 适当考虑按键防抖功能。

思路：

对于闪烁频率的修改，首先考虑用什么控制LED闪烁，结合上章可以用SysTick，然后按键按下改变SysTick周期即可

对于按键防抖，由于按键固有的物理结构，按下后弹簧一上一下会影响中断，需要用延时函数过滤抖动。

抖动时间大概10ms这样，我们可以用个延时函数过滤掉这个抖动过程，延时20ms就足够了

代码：

利用之前写过的函数即可，复制个新工程，然后main文件里代码如下

#include <LPC11xx.h>
#include "LED.h"//延时ms函数 // 太粗糙了，而且要根据机器指令与时钟周期关系调整，也就防抖延时用一下
__inline void delay_ms(uint32_t a)    //约1ms延时函数 
{                           uint32_t i;while( a -- != 0){for(i = 0; i<5500; i++);}             
}int flag1 = 0, flag2 = 0; // 判断botton 和 wakeup 按键上一次状态
int main()
{LED_Init(); // PIO1_4LPC_IOCON->PIO1_4 &= ~(0x1F);  // 清除之前的配置LPC_IOCON->PIO1_4 |= 0x00;     // 配置为GPIO功能LPC_GPIO1->DIR &= ~(1UL << 4);// 设置GPIO方向为输入LPC_GPIO1->IS &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为边沿触发LPC_GPIO1->IBE &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为单边沿触发LPC_GPIO1->IEV &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为低电平触发LPC_GPIO1 -> IE |= (0x1<<4); // 使能端口中断LPC_IOCON->PIO1_4 |= (1UL << 5);          // 使能滞后模式LPC_GPIO1->IC |= (1UL << 4); // 清除中断标志位NVIC_EnableIRQ(EINT1_IRQn); // 使能GPIO1中断// PIO3_5LPC_IOCON->PIO3_5 &= ~(0x1F);   // 清除之前的配置LPC_IOCON->PIO3_5 |= 0x00;      // 配置为GPIO功能LPC_GPIO3->DIR &= ~(1UL << 5);// 设置GPIO方向为输入LPC_GPIO3->IS &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为边沿触发LPC_GPIO3->IBE &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为单边沿触发LPC_GPIO3->IEV &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为低电平触发LPC_GPIO3 -> IE |= (0x1<<5); // 使能端口中断LPC_IOCON->PIO3_5 |= (1UL << 5);  // 使能滞后模式LPC_GPIO3->IC |= (1UL << 5); //清除中断标志NVIC_EnableIRQ(EINT3_IRQn);SysTick_Config(SystemCoreClock/100); // 0.01s进一次中断 1s翻转一次 0.5 Hzwhile(1){}
}void SysTick_Handler() /// 系统节拍定时器中断函数
{static unsigned long ticks;if(ticks++ >= 99){ticks = 0;LED_Toggle();}
}// GPIO3_5的中断服务函数，处理BUTTON按键按下事件
void PIOINT3_IRQHandler(void)
{if((LPC_GPIO3->MIS & (1UL << 5)) == (1UL << 5))// 检查是否是PIO3_5的中断{ delay_ms(20); // 消抖while((LPC_GPIO3->DATA & (1UL << 5)) == 0);delay_ms(20);if(flag1)SysTick_Config(SystemCoreClock/100); // 0.01s进一次中断 1s翻转一次 0.5 Hzelse SysTick_Config(SystemCoreClock/200); // 0.005s进一次中断 0.5s翻转一次 1 Hzflag1 = !flag1;LPC_GPIO3->IC |= (1UL << 5);          // 清除中断标志}
}
// GPIO1_4的中断服务函数，处理WAKEUP按键按下事件
void PIOINT1_IRQHandler(void)
{if((LPC_GPIO1->MIS & (1UL << 4)) == (1UL << 4)) // 检查是否是PIO1_4的中断{delay_ms(20);while((LPC_GPIO1->DATA & (1UL << 4)) == 0);delay_ms(20);if(flag2)SysTick_Config(SystemCoreClock/100); // 0.01s进一次中断 1s翻转一次 0.5 Hzelse SysTick_Config(SystemCoreClock/400); // 0.0025s进一次中断 0.2s翻转一次 2 Hz flag2 = !flag2;LPC_GPIO1->IC |= (1UL << 4);           // 清除中断标志}
}

模块化一下，新建Button.c Button.h文件，便于之后移植工程

main.c

#include <LPC11xx.h>
#include "LED.h"
#include "Button.h"int main()
{LED_Init(); WAKEUP_Init();Button_Init();while(1){}
}void SysTick_Handler() /// 系统节拍定时器中断函数
{static unsigned long ticks;if(ticks++ >= 99){ticks = 0;LED_Toggle();}
}

Button.c

#include "Button.h"
int flag1 = 0, flag2 = 0; // 判断botton 和 wakeup 按键上一次状态//延时ms函数 // 太粗糙了，而且要根据机器指令与时钟周期关系调整，也就防抖延时用一下
__inline void delay_ms(uint32_t a)    //约1ms延时函数 
{                           uint32_t i;while( a -- != 0){for(i = 0; i<5500; i++);}             
}void WAKEUP_Init(void)
{LPC_SYSCON -> SYSAHBCLKCTRL |= (1UL << 6) | (1UL << 16); // 使能GPIO时钟和IO时钟// PIO1_4LPC_IOCON->PIO1_4 &= ~(0x1F);  // 清除之前的配置LPC_IOCON->PIO1_4 |= 0x00;     // 配置为GPIO功能LPC_GPIO1->DIR &= ~(1UL << 4);// 设置GPIO方向为输入LPC_GPIO1->IS &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为边沿触发LPC_GPIO1->IBE &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为单边沿触发LPC_GPIO1->IEV &= ~(0x1 << 4); // 清除第 4 位，设置为低电平触发LPC_GPIO1 -> IE |= (0x1<<4); // 使能端口中断LPC_IOCON->PIO1_4 |= (1UL << 5);          // 使能滞后模式LPC_GPIO1->IC |= (1UL << 4); // 清除中断标志位NVIC_EnableIRQ(EINT1_IRQn); // 使能GPIO1中断
}void Button_Init(void)
{LPC_SYSCON -> SYSAHBCLKCTRL |= (1UL << 6) | (1UL << 16); // 使能GPIO时钟和IO时钟// PIO3_5LPC_IOCON->PIO3_5 &= ~(0x1F);   // 清除之前的配置LPC_IOCON->PIO3_5 |= 0x00;      // 配置为GPIO功能LPC_GPIO3->DIR &= ~(1UL << 5);// 设置GPIO方向为输入LPC_GPIO3->IS &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为边沿触发LPC_GPIO3->IBE &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为单边沿触发LPC_GPIO3->IEV &= ~(0x1 << 5); // 清除第 5 位，设置为低电平触发LPC_GPIO3 -> IE |= (0x1<<5); // 使能端口中断LPC_IOCON->PIO3_5 |= (1UL << 5);  // 使能滞后模式LPC_GPIO3->IC |= (1UL << 5); //清除中断标志NVIC_EnableIRQ(EINT3_IRQn);
}// GPIO3_5的中断服务函数，处理BUTTON按键按下事件
void PIOINT3_IRQHandler(void)
{if((LPC_GPIO3->MIS & (1UL << 5)) == (1UL << 5))// 检查是否是PIO3_5的中断{ delay_ms(20); // 消抖while((LPC_GPIO3->DATA & (1UL << 5)) == 0);delay_ms(20);if(flag1)SysTick_Config(SystemCoreClock/100); // 0.01s进一次中断 1s翻转一次 0.5 Hzelse SysTick_Config(SystemCoreClock/200); // 0.005s进一次中断 0.5s翻转一次 1 Hzflag1 = !flag1;LPC_GPIO3->IC |= (1UL << 5);          // 清除中断标志}
}
// GPIO1_4的中断服务函数，处理WAKEUP按键按下事件
void PIOINT1_IRQHandler(void)
{if((LPC_GPIO1->MIS & (1UL << 4)) == (1UL << 4)) // 检查是否是PIO1_4的中断{delay_ms(20);while((LPC_GPIO1->DATA & (1UL << 4)) == 0);delay_ms(20);if(flag2)SysTick_Config(SystemCoreClock/100); // 0.01s进一次中断 1s翻转一次 0.5 Hzelse SysTick_Config(SystemCoreClock/400); // 0.0025s进一次中断 0.2s翻转一次 2 Hz flag2 = !flag2;LPC_GPIO1->IC |= (1UL << 4);           // 清除中断标志}
}

Button.h

#ifndef _BUTTON_H_
#define _BUTTON_H_#include <LPC11xx.h>void WAKEUP_Init(void);
void Button_Init(void);#endif