📚 课程目录第2章 GPIO输入读取按键状态

2. GPIO输入读取按键状态

任务目标

在Zephyr OS中配置一个GPIO引脚为输入模式，读取按键电平状态，并在按键按下/释放时通过串口打印状态变化。本案例使用开发板自带的用户按键（若硬件无按键，可按文末说明外接），重点理解GPIO输入驱动的设备树配置与API调用流程。

硬件与设备树配置

以常见的nRF52840DK开发板为例，其板载用户按键BUTTON1连接到P0.11引脚（低电平有效，内部上拉）。若使用其他开发板，请查阅对应设备树文件确认按键引脚与有效电平。

在app.overlay中为按键添加设备树节点（若板级设备树已定义button节点则无需重复添加）：

/ {
    buttons {
        compatible = "gpio-keys";
        user_button: button_0 {
            gpios = <&gpio0 11 (GPIO_PULL_UP | GPIO_ACTIVE_LOW)>;
            label = "User button";
        };
    };
};

完整实现代码

创建src/main.c，实现GPIO输入读取与中断回调打印：

#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
#include <zephyr/sys/printk.h>

/* 设备树节点标识 */
#define BUTTON_NODE DT_NODELABEL(user_button)

static const struct gpio_dt_spec button = GPIO_DT_SPEC_GET(BUTTON_NODE, gpios);
static struct gpio_callback button_cb_data;

/* 按键中断回调：打印当前电平状态 */
void button_pressed(const struct device *dev, struct gpio_callback *cb, uint32_t pins)
{
    int val = gpio_pin_get_dt(&button);
    if (val < 0) {
        printk("Error reading button: %d\n", val);
        return;
    }
    printk("Button state: %s\n", val ? "RELEASED" : "PRESSED");
}

int main(void)
{
    int ret;

    if (!device_is_ready(button.port)) {
        printk("GPIO device not ready\n");
        return -ENODEV;
    }

    /* 配置为输入，启用设备树指定的上拉 */
    ret = gpio_pin_configure_dt(&button, GPIO_INPUT);
    if (ret < 0) {
        printk("Failed to configure button pin: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* 配置中断：下降沿（按下）与上升沿（释放）均触发 */
    ret = gpio_pin_interrupt_configure_dt(&button, GPIO_INT_EDGE_BOTH);
    if (ret < 0) {
        printk("Failed to configure interrupt: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    gpio_init_callback(&button_cb_data, button_pressed, BIT(button.pin));
    gpio_add_callback(button.port, &button_cb_data);

    printk("GPIO input button example started. Press the button...\n");

    /* 主线程空闲，实际工作由中断回调完成 */
    while (1) {
        k_sleep(K_MSEC(1000));
    }
    return 0;
}

构建与运行

将上述app.overlay与src/main.c放入Zephyr应用工程目录（含CMakeLists.txt与prj.conf，本案例无需额外Kconfig配置）。
在应用目录下执行构建（以nRF52840DK为例）：

west build -b nrf52840dk/nrf52840 .

烧录并打开串口终端（如screen /dev/ttyACM0 115200）：

west flash

验证方法与判定标准

程序启动后串口输出GPIO input button example started...，说明GPIO设备初始化成功。
按下开发板BUTTON1，串口立即输出Button state: PRESSED；松开后输出Button state: RELEASED。
若按键未按下时串口无输出，且按下/释放均有对应打印，则判定案例通过。

常见问题

编译报错“node not found”：确认app.overlay中user_button标签与代码中DT_NODELABEL(user_button)一致，且overlay文件已被构建系统包含。
无按键响应：检查按键有效电平。若按键为高电平有效，需将设备树中GPIO_ACTIVE_LOW改为GPIO_ACTIVE_HIGH，并移除GPIO_PULL_UP改用GPIO_PULL_DOWN。
外接按键场景：将按键一端接GPIO引脚，另一端接GND（低有效）或VCC（高有效），按上述有效电平调整设备树即可。