tm4c123gxl库函数调包侠养成（二）——————GPIO与按键输入

一、ＧＰＩＯ概述
１、ＩＯ口是单片机最基础的操作，基础到不能再基础的那种，能熟练进行io口的操作就能够点亮第一个ｌｅｄ灯，会自己写代码点亮灯，才能算是接触了单片机。
２、ＩＯ口，即为input和output，输入和输出的引脚，笔者也将其理解为单片机和外界进行交互的一个通道。单片机可以进行很多的操作，如我们后期的ｐｗｍ，要把ｐｗｍ产生的波进行输出，就要用到io口，否则ｐｗｍ波就算产生了，也没有地方输出使用。
３、io的输出和输入高低电平作为基本操作，而ｐｗｍ则是io口的复用操作；笔者将其理解为一个单片机为了资源的有效利用，故将io口与其他功能连在一起，这样问题来了，怎么区分是哪种功能的使用；有关这点，正点原子ｆ１０３的操作是如果是单纯的io输出电平，就在ｍｏｄｅ里设置为ｏｕｔ类型，复用则设置为ＡＦ功能。在ｔｍ４中，则是通过一个函数，不论是哪种功能，都需要配置一番。
４、所有的io口都可以作为输入和输出，但并不是所有的io口都可以作为ｐｗｍ波输出，具体的功能需要查看相应的数据手册。
5、有的io口是默认被锁上的，要通过软件解锁，比如pf0就是被锁的，在使用pf0前要加上：HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = GPIO_LOCK_KEY;
HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_CR) |= 0x01;
HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = 0;注：这一句只适合pf0，不同的io口不一样
来解锁对应io口；
那么怎么确定io口是否被锁呢，这里推荐使用TI公司的Tiva C Series PinMux软件，在里面选择型号tm4c123gh6pm，这样就是我们这款单片机对应的端口功能了，我们可以通过这款软件来确定使用哪个io口的哪个功能，避免io口重复使用。使用时即需要双击对应功能，会出现颜色变化，再点击file的save，保存相应的c文件h文件，相应的c文件中会给你配置好基础的配置，一般是到复用那一步，仍需要你配置很多东西，但它把解锁的io口的解锁函数给你写好了，笔者建议只把解锁函数复制到自己的代码中，其他函数还是自己手打的好。

7、有关软件的按键输入
采用检测按键对应io口的电平是否改变的方式来检测；这样的坏处是在代码冗长的情况下，响应不及时，推荐按键输入使用外部中断解决，我们在下一章会介绍。
如果硬要采用按键检测，会有一个按键的抖动，即按键按下的时候，并不是很规律地变高变低，而是在高电平与低电平之间有抖动，这里我们参照正点原子的方法解决它，即使用一个delay20ms的函数来进行消抖，判断20ms后该io口的电平是否还处在按下状态来判断按键是否真的按下。（大爱原子哥）
二、相关函数
１、 SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
while(!SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF))
;
这一句是使能相应的功能时钟，笔者上一篇解释过，不再重复。
２、 GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1);
将该io口（ＰＦ１）复用为输出（output）
第一个参数是io口的基地址，也就是哪个ｇｐｉｏ模块；可选Ａ－Ｆ
第二个参数是该ｇｐｉｏ模块的哪个口，可选０－７；
３、 GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);
将该io口（ＰＦ４）复用为输入（input）
这里的参数配置与上面一样，不再赘述。
４、GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);
对io口进行写操作。
第一个参数：ｉｏ口的基地址；
第二个参数：要操作的io模块的哪个口；
第三个参数：写入的值。
这里需要解释一波。对于第三个参数为什么是 GPIO_PIN_1，因为在该单片机的库中， GPIO_PIN_1之类的是由宏定义定义而来的，比如 GPIO_PIN_1是0x00000002，而库函数对单片机的操作，最后则是写成相应的寄存器操作形式函数在进行的操作；
可以强行理解为前两个参数设定了对哪几个io口进行操作，后面的那个值则是说明对该口写入什么样的值，对GPIO_PIN_1写入GPIO_PIN_1则理解为把PF１置高；
这样写的好处，一是条理清晰，易于读，二是方便对许多io口同时操作，比如
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3);
这句就是把ＰＦ１、２、３全部置高；
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3, ０ｘ０);
这句就是把ＰＦ１、２、３全部置低；
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2);
这句就是把ＰＦ１、２置高，但ＰＦ３则置低。因为这里是并的关系，所以GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2是把１和２的二进制位并到一起，但GPIO_PIN_３相应的仍是０，而且前面是对GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3进行操作，所以３口置低；**GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2);**这一句，虽然写入的值是GPIO_PIN_1| GPIO_PIN_2；但因为前面是对GPIO_PIN_1进行操作，所以GPIO_PIN_２的电平并不会被置高。
笔者能力有限，这边解释的也不是太清除，还请见谅。
５、 GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_0, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);
配置引脚的设置。（笔者认为一般是对要配置为输入的io口才配置）
第一个参数：模块基地址；
第二个参数：要配置的口；
第三个参数：输出驱动强度，２－４－６－８－１０－１２ｍａ；这里一般是２ｍａ，笔者没怎么用过其他功能。
第四个参数：指定引脚类型。
GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU为弱上拉
GPIO_PIN_TYPE_STD_WPD为弱下拉
GPIO_PIN_TYPE_STD为推挽引脚
GPIO_PIN_TYPE_OD为开漏
GPIO_PIN_TYPE_ANALOG为模拟输入
GPIO_PIN_TYPE_WAKE_HIGH为高电平唤醒
GPIO_PIN_TYPE_WAKE_LOW为低电平唤醒
这里的功能多多，但我们一般用的就是弱上拉和弱下拉，其他的弱单纯配置一个io口输出，则不需要配置这行代码。
上拉即为把相应的io口置于高电平；下拉则是把相应的io口置于低电平；这样做是因为IO口有一个默认的电平状态，可能是高，可能是低；但你需要它是高电平，不断读取，读到低电平则执行一段代码；但如果这个io口并没有在你预想的电平状态，这样就会出问题。（让人头秃的bug就是这么来的）将其上拉或下拉则可以将其强制在一种状态，而不会产生不必要的麻烦。
4、 ReadPin1 = GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);
读取相应io口的电平状态；
两个参数与上面一致；
函数原型：
int32_t GPIOPinRead(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins);
传回的值是一个32位的整型；可以用：
if((ReadPin1&GPIO_PIN_4) != GPIO_PIN_4) {
要写的代码
；
}
来完成操作；
三、代码逻辑
1、使能系统时钟
2、使能外设时钟
3、配置io口的复用 GPIOPinTypeGPIOInput
4、（如果是输入则要配置上拉/下拉）GPIOPadConfigSet
5、对io口读、写GPIOPinRead、GPIOPinWrite

四、代码程序
1、功能：点亮led灯，其中三个灯分别对应PF1、2、3

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/sysctl.h"


#define DELAY_MS  200   

void main(void)
{

    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_5 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN |
                       SYSCTL_XTAL_16MHZ);


    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);

    while(!SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF))
    	;


    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 |GPIO_PIN_3);


    GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0x0);
    GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, 0x0);
    GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_3, 0x0);

 
    while(1)
    {
        
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, 0x0);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_3, 0x0);

        

		SysCtlDelay(DELAY_MS*(SysCtlClockGet()/3000));


               GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0x0);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_2);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_3, 0x0);


		SysCtlDelay(DELAY_MS*(SysCtlClockGet()/3000));

       
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0x0);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, 0x0);
        GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_3);

    
		SysCtlDelay(DELAY_MS*(SysCtlClockGet()/3000));
    }
}

2、补充一个按键输入的函数

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/hw_memmap.h"
#include "inc/hw_types.h"
#include "inc/hw_gpio.h"
#include "driverlib/gpio.h"
#include "driverlib/sysctl.h"
#define DELAY_MS  500 
void main(void)
{
    int temp=100;
    uint8_t ReadPin1,ReadPin2;         
    bool    KeyPress1 = false;
    bool    KeyPress2 = false;
   
    SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_5 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN |
                       SYSCTL_XTAL_16MHZ);

 
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);

  
    while(!SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF))
        ;

    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1);
 
     HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = GPIO_LOCK_KEY;
     HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_CR) |= 0x01;//解锁
     HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = 0;


    GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_0);

                                                                                                                     
    GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_0, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);//将输入io口上拉，为高电平，其电平变为低电平即认为其按下

  
    GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0x0);

   
    while(1)
    {
       
        ReadPin1 = GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);//检测

        if((ReadPin1&GPIO_PIN_4) != GPIO_PIN_4) { //如果按下

       
            SysCtlDelay(20*(SysCtlClockGet()/3000));//消抖

        
            ReadPin1 = GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);//再次检测

            if((ReadPin1&GPIO_PIN_4) != GPIO_PIN_4) {//再次判断
                KeyPress1 = true;//如果按下，则置一个标志位

               
                while(!GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4)) {
                    ;//等按键松开
                }
            }
        }

        if(true == KeyPress1) {//标志位对应的功能
            KeyPress1 = false;

        
            GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);

         
            SysCtlDelay(temp*(SysCtlClockGet()/3000));

     
            GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0x0);
        }



ReadPin2 = GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_0);

       if((ReadPin2&GPIO_PIN_0) != GPIO_PIN_0) { 

      
           SysCtlDelay(20*(SysCtlClockGet()/3000));

       
           ReadPin2 = GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_0);

           if((ReadPin2&GPIO_PIN_0) != GPIO_PIN_0) { // If key1 is press still.
               KeyPress2 = true;

            
               while(!GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_0)) {
                   ;
               }
           }
       }

       if(true == KeyPress2) {
           KeyPress2 = false;
           temp+=100;

       }

   }
}