2. 按键输入检测

任务目标

在Zynq平台上通过GPIO读取按键输入状态，控制LED的亮灭。按下按键时LED点亮，松开时LED熄灭，以此掌握GPIO输入模式配置与轮询检测方法。

硬件连接

• 按键一端连接GPIO引脚（本例使用MIO引脚，内部上拉），另一端接地
• LED正极通过限流电阻连接GPIO引脚，负极接地
• 按键按下时引脚读到低电平（0），松开时读到高电平（1）

实现原理

Zynq的GPIO控制器通过MIO（多功能IO）引脚访问外部设备。本案例将按键接入MIO引脚并配置为输入方向，LED接入另一MIO引脚并配置为输出方向。主循环中持续读取按键引脚电平，根据电平状态决定LED引脚的输出值。由于按键按下时引脚为低电平，因此当读到0时点亮LED（输出1），读到1时熄灭LED（输出0）。

完整代码

#include "xgpio.h"
#include "xparameters.h"
#include "sleep.h"

#define GPIO_DEVICE_ID  XPAR_XGPIO_0_DEVICE_ID
#define KEY_CHANNEL     1   // 按键接在通道1
#define LED_CHANNEL     2   // LED接在通道2
#define KEY_PIN_MASK    0x01 // 使用bit0
#define LED_PIN_MASK    0x01 // 使用bit0

static XGpio gpio;

int main(void)
{
    int status;
    u32 key_value;

    // 初始化GPIO实例
    status = XGpio_Initialize(&gpio, GPIO_DEVICE_ID);
    if (status != XST_SUCCESS) {
        return XST_FAILURE;
    }

    // 配置按键引脚为输入方向
    XGpio_SetDataDirection(&gpio, KEY_CHANNEL, KEY_PIN_MASK);

    // 配置LED引脚为输出方向
    XGpio_SetDataDirection(&gpio, LED_CHANNEL, 0x0);

    // 初始熄灭LED
    XGpio_DiscreteWrite(&gpio, LED_CHANNEL, 0x0);

    while (1) {
        // 轮询读取按键状态
        key_value = XGpio_DiscreteRead(&gpio, KEY_CHANNEL);

        // 按键按下时读到0，点亮LED；松开时读到1，熄灭LED
        if ((key_value & KEY_PIN_MASK) == 0) {
            XGpio_DiscreteWrite(&gpio, LED_CHANNEL, LED_PIN_MASK);
        } else {
            XGpio_DiscreteWrite(&gpio, LED_CHANNEL, 0x0);
        }

        usleep(10000); // 10ms延时，消除抖动影响
    }

    return 0;
}

硬件配置说明

在Vivado中创建Block Design时，添加Zynq PS核并启用MIO引脚。将按键连接到MIO的bit0（对应GPIO通道1的bit0），LED连接到MIO的bit8（对应GPIO通道2的bit0）。在Xilinx SDK中，xparameters.h会根据硬件配置自动生成XPAR_XGPIO_0_DEVICE_ID等参数，无需手动修改。

运行与验证

1. 在Vivado中完成硬件设计并导出到SDK
2. 在SDK中新建应用工程，将上述代码替换默认的helloworld.c
3. 连接开发板，下载比特流并运行程序
4. 验证标准：按下按键时LED立即点亮，松开后LED熄灭，循环响应无延迟

常见问题

• 按键无响应：检查MIO引脚编号是否与代码中通道/bit对应，确认按键接线是否正确（一端接MIO，另一端接地）
• LED常亮或常灭：检查LED引脚方向配置是否正确，确认XGpio_SetDataDirection参数中通道号与硬件连接一致
• 电平逻辑相反：若按键按下时读到高电平，说明按键接法为接VCC而非接地，需反转判断条件