📚 课程目录第4章按键切换LED状态

4. 按键切换LED状态

任务说明

本案例基于中微CMS32系列MCU，实现按键切换LED状态的功能：每次按键按下时，LED的亮灭状态翻转一次。核心学习点为按键消抖与边沿检测（仅在按键从按下到释放的下降沿触发一次），以及基于状态机的编程思路。

硬件连接

LED正极经限流电阻接PB0引脚（输出高电平点亮）
按键一端接PA0引脚，另一端接地（按下为低电平）
PA0内部使能上拉电阻

代码实现


#include "CMS32L051.h"

// 引脚定义
#define LED_PIN      GPIO_PB0
#define KEY_PIN      GPIO_PA0

// 状态定义
typedef enum {
    LED_OFF = 0,
    LED_ON
} LED_State_t;

// 按键状态机
typedef enum {
    KEY_IDLE = 0,      // 空闲（未按下）
    KEY_PRESSED,       // 已按下（等待释放）
    KEY_RELEASE        // 已释放（等待下一次按下）
} Key_State_t;

volatile LED_State_t led_state = LED_OFF;
volatile Key_State_t key_state = KEY_IDLE;

// 简单延时函数（非阻塞场景下可替换为定时器）
void delay_ms(uint32_t ms) {
    uint32_t i, j;
    for (i = 0; i < ms; i++)
        for (j = 0; j < 8000; j++);  // 根据系统时钟调整
}

// GPIO初始化
void GPIO_Init(void) {
    // 使能GPIO时钟
    SYS_Enable_Clock(CLOCK_GPIOA);
    SYS_Enable_Clock(CLOCK_GPIOB);
    
    // PB0配置为推挽输出
    GPIO_SetMode(PB, BIT0, GPIO_MODE_OUTPUT);
    // PA0配置为输入，使能内部上拉
    GPIO_SetMode(PA, BIT0, GPIO_MODE_INPUT);
    GPIO_PullUp_Enable(PA, BIT0);
    
    // 初始LED熄灭
    GPIO_WritePin(PB, BIT0, 0);
}

// 按键扫描（状态机+边沿检测）
void Key_Scan(void) {
    uint8_t key_val = GPIO_ReadPin(PA, BIT0);  // 读取当前电平
    
    switch (key_state) {
        case KEY_IDLE:
            if (key_val == 0) {          // 检测到按下
                delay_ms(10);            // 消抖
                if (GPIO_ReadPin(PA, BIT0) == 0) {
                    key_state = KEY_PRESSED;
                }
            }
            break;
            
        case KEY_PRESSED:
            if (key_val == 1) {          // 检测到释放（下降沿完成）
                delay_ms(10);            // 消抖
                if (GPIO_ReadPin(PA, BIT0) == 1) {
                    key_state = KEY_RELEASE;
                    // 边沿触发：翻转LED状态
                    if (led_state == LED_OFF) {
                        led_state = LED_ON;
                        GPIO_WritePin(PB, BIT0, 1);
                    } else {
                        led_state = LED_OFF;
                        GPIO_WritePin(PB, BIT0, 0);
                    }
                }
            }
            break;
            
        case KEY_RELEASE:
            if (key_val == 0) {          // 等待下一次按下
                key_state = KEY_IDLE;
            }
            break;
            
        default:
            key_state = KEY_IDLE;
            break;
    }
}

int main(void) {
    GPIO_Init();
    
    while (1) {
        Key_Scan();
    }
}

状态机说明

按键状态机包含三个状态：KEY_IDLE（等待按下）、KEY_PRESSED（已按下，等待释放）、KEY_RELEASE（已释放，等待下一次按下）。LED翻转动作只在KEY_PRESSED状态检测到按键释放（即电平从低变高的边沿）时执行一次，从而避免按键持续按住时LED反复翻转。

验证方法

编译并烧录程序至CMS32L051开发板；
上电后观察LED初始状态为熄灭；
每次按下并释放按键，LED亮灭状态应翻转一次；
快速连续按键时，每次释放只翻转一次，不会出现多次翻转；
按住按键不放，LED状态保持不变，松开后才翻转。

判定标准：按键每完成一次“按下-释放”过程，LED状态恰好翻转一次，且无抖动导致的误触发，即判定通过。

关键要点

边沿检测：本设计在按键释放（上升沿）时触发翻转，而非按下时触发，可避免按键按下瞬间的抖动干扰；
消抖处理：状态切换前后各加入10ms延时确认，确保电平稳定；
状态机优势：通过显式状态管理，代码逻辑清晰，便于扩展（如长按、双击等）；
实时性：主循环持续调用Key_Scan()，无阻塞等待，可在此基础上添加其他任务。