国产MCU兆易GD32实现矩阵按键扫描

一、矩阵键盘
    为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。使用8个io口来进行16个按键的控制读取，可以减小io口的使用，用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。矩阵键盘检测方法主要有两种，一种是逐行扫描、一种是行列扫描。

1、逐行扫描
    通过在矩阵按键的每一条行线上轮流输出低（高）电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高（低）电平的时候，说明有按键按下。然后，根据当前输出低电平的行号和检测到低电平的列号组合，判断是哪一个按键被按下。

2、行列扫描
    首先，在全部行线上输出低电平，检测矩阵按键的列线，当检测到的列线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一列有按键按下。然后，反过来，在全部列线上输出低电平，检测矩阵按键的行线，当检测到的行线不全为高电平的时候，说明有按键按下，并判断是哪一行有按键按下。最后，根据检测到的行号和检测的列号组合，以判断是哪一个按键被按下。

二、程序设计

实现效果：逐行扫描矩阵键盘并打印出键值。
思路：保持一列输出高，重复扫描行。

key.c

#include "key.h"

uint8_t i=0,j=0;//行、列号

/************************************************
*@Function   ：key_Init
*@brief      ：按键GPIO初始化函数
*@param      ：void
*@retval     : void
*************************************************/
void Key_Init(void)
{
    //使能GPIO时钟           
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
        
    //四列 PB1 PB2 PB10 PB11 作为输出 
    gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_1);     
    gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_2); 
    gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_10); 
    gpio_init(GPIOB,GPIO_MODE_OUT_PP,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_11);  
       
    //四行 PA3 PA4 PA5 PA6 下拉输入  默认为低电平
    gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_3);     
    gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_4); 
    gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_5); 
    gpio_init(GPIOA,GPIO_MODE_IPD,GPIO_OSPEED_10MHZ,GPIO_PIN_6); 
    
    //列初始化为低电平
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_1);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_2);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_10);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_11);
}

/************************************************
*@Function   ：Rank1_Scan(void)
*@brief      ：第一行扫描函数
*@param      ：void
*@retval     : 0（可以返回行号i）
*************************************************/
uint8_t Rank1_Scan(void)
{
    //第一列输出高，其它三列输出低
    gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_1);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_2);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_10);
    gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_11);
	
   //检测第一行按键状态，为高则按下
   if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_3)==1)
   {
	  delay_1ms(10);//消抖
	  while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_3)==1)
	  delay_1ms(10);
	  printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY1);
   }
   //检测第二行按键状态，为高则按下
   if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_4)==1)
   {	
	  delay_1ms(10);;
	  while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_4)==1)
	  delay_1ms(10);;
	  printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY5);
   }
  //检测第三行按键状态 
  if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_5)==1)
  {
	  delay_1ms(10);;
	  while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_5)==1)
	  delay_1ms(10);
	  printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY9);
  }
  //检测第四行按键状态 
  if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_6)==1)
  {
	  delay_1ms(10);
	  while(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_6)==1)
	  delay_1ms(10);
	  printf("KeyNumber:%d\r\n",KEY13);
  } 
  gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_1);//将第一列拉低回原状态
  return 0;
}

主函数

#include "gd32f10x.h"
#include "gd32f103c_eval.h"
#include "systick.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"


int main(void)
{
  systick_config();//系统时钟
  //USART相关配置
  Usart_Init();
  Key_Init();
  printf("Init OK!\r\n");
  
  while(1)
  {
      Rank1_Scan();
  }
}

以上是行扫描实现思路，剩下的按键只需将剩下的三列依次保持一列输出高，重复扫描行即可。

三、实验现象

实际测试均能准确打印出键值。

四、程序优化

     行扫描程序有大量重复代码，可以使用循环语句嵌套条件选择语句将四列依次置高，这样就只需要一段通用的行扫描语句，降低重复率。