📚 课程目录第2章 GPIO输入检测与按键消抖

2. GPIO输入检测与按键消抖

任务定义

本案例在TI C2000系列MCU（以TMS320F280049C为例）上实现GPIO输入检测与按键消抖功能。目标为：配置一个GPIO引脚作为按键输入，通过软件延时消抖方式识别一次有效按键动作，并翻转一个LED输出引脚的状态。每次有效按键按下，LED状态翻转一次；按键抖动或长按不产生重复触发。

硬件连接

按键接GPIO24（对应开发板上的S2按键），按下为低电平，默认上拉输入。
LED接GPIO23（对应开发板上的LED4），输出高电平点亮。

实现原理

按键消抖采用经典的“检测-延时-再确认”方法：首次检测到按键电平变化后，延时20ms跳过抖动期，再次读取电平状态；若与延时前状态一致，则确认电平变化有效。对于按下动作，仅在检测到电平由高变低且确认有效时，翻转LED状态。松开过程同样经过消抖处理，但不触发LED翻转，从而避免一次按下过程中因抖动产生多次触发。

代码实现

// file: gpio_key_led.c
// 目标平台：TMS320F280049C + TI C2000Ware
// 功能：GPIO按键输入消抖，翻转LED

#include "F28004x_Device.h"
#include "F28004x_Examples.h"

#define KEY_PIN     24   // 按键输入引脚
#define LED_PIN     23   // LED输出引脚
#define DEBOUNCE_MS 20   // 消抖延时(ms)

volatile uint32_t key_state;      // 当前确认的按键电平(1:高, 0:低)
volatile uint32_t led_status;     // LED状态(1:亮, 0:灭)

// 简单阻塞延时函数，系统时钟90MHz
void delay_ms(uint32_t ms)
{
    uint32_t i, j;
    for(i = 0; i < ms; i++)
        for(j = 0; j < 9000; j++);
}

void init_gpio(void)
{
    // 配置LED引脚为GPIO输出
    GPIO_SetupPinMux(LED_PIN, GPIO_MUX_CPU1, 0);
    GPIO_SetupPinOptions(LED_PIN, GPIO_OUTPUT, GPIO_PUSH_PULL);

    // 配置按键引脚为GPIO输入，使能内部上拉
    GPIO_SetupPinMux(KEY_PIN, GPIO_MUX_CPU1, 0);
    GPIO_SetupPinOptions(KEY_PIN, GPIO_INPUT, GPIO_PULL_UP);

    // 初始状态：LED灭，按键电平读取为高
    led_status = 0;
    GPIO_WritePin(LED_PIN, led_status);
    key_state = GPIO_ReadPin(KEY_PIN);
}

void main(void)
{
    // 初始化设备与GPIO
    InitSysCtrl();
    InitGpio();
    init_gpio();

    // 关闭中断（本案例不使用中断）
    DINT;

    while(1)
    {
        uint32_t raw_level = GPIO_ReadPin(KEY_PIN);

        // 检测到电平变化，进入消抖确认
        if(raw_level != key_state)
        {
            delay_ms(DEBOUNCE_MS);          // 等待抖动结束
            uint32_t confirm_level = GPIO_ReadPin(KEY_PIN);

            // 延时后电平与变化方向一致，确认有效
            if(confirm_level == raw_level)
            {
                // 仅在按下沿（高→低）时翻转LED
                if(key_state == 1 && confirm_level == 0)
                {
                    led_status ^= 1;        // 翻转LED状态
                    GPIO_WritePin(LED_PIN, led_status);
                }
                key_state = confirm_level;  // 更新确认状态
            }
            // 若不一致，说明是抖动，不更新key_state
        }
    }
}

工程配置与编译

在CCS中新建工程，芯片选择TMS320F280049C。
添加本案例的gpio_key_led.c文件，并包含C2000Ware驱动库路径。
链接F28004x_Device.h与F28004x_Examples.h对应的头文件目录。
编译工程，生成.out文件。

运行与验证

将编译生成的.out文件通过CCS的Debug功能烧录至开发板并运行。验证步骤如下：

观察开发板LED4（GPIO23）初始为熄灭状态。
快速按下并松开按键S2（GPIO24），LED4应变为点亮状态。
再次快速按下并松开按键，LED4应熄灭。
快速连续按动按键（模拟抖动），LED状态应只翻转一次，不会出现多次翻转。
长按按键不松开，LED状态只翻转一次，不会重复触发。

判定标准：每次按下并松开按键，LED状态恰好翻转一次；快速抖动或长按不会导致LED状态多次翻转，即消抖逻辑正确。

关键点说明

延时消抖时间20ms可根据实际按键机械特性调整，范围通常为10~50ms。
本案例采用轮询方式，不占用中断资源，适合教学演示；实际产品中可改用定时器中断实现非阻塞消抖。
GPIO_SetupPinOptions中GPIO_PULL_UP使能内部上拉，确保按键未按下时引脚为确定高电平。