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前言
前面几次试验都是讲解如何使用 I.MX6U 的 GPIO 输出控制功能，I.MX6U 的 IO 不仅能作为输出，而且也可以作为输入。I.MX6U-ALPHA 开发板上有一个按键，按键连接了一个 IO，将这个 IO 配置为输入功能，读取这个 IO 的值即可获取按键的状态 (按下或松开)。本次实验通过这个按键来控制蜂鸣器的开关，通过本次实验的学习来掌握如何将 I.MX6UL 的IO作为输入来使用。
一、 按键输入简介
按键就两个状态：按下或弹起，将按键连接到一个 IO上，通过读取这个 IO 的值就知道按键是按下的还是弹起的。至于按键按下的时候是高电平还是低电平要根据实际电路来判断。本次实验我们的主要工作就是配置按键所连接的 IO 为输入功能，然后读取这个 IO 的值来判断按键是否按下。
I.MX6U开发板上有一个按键 KEY0，本章我们将会编写代码通过这个 KEY0 按键来控制开发板上的蜂鸣器，按一下 KEY0 蜂鸣器打开，再按一下蜂鸣器就关闭。
二、硬件原理分析
本试验我们用到的硬件有：
1） LED 灯 LED0。
2）蜂鸣器。
3）1 个按键 KEY0
按键 KEY0 的原理图如下：
图中可以看出，按键 KEY0 是连接到 I.MX6U 的 UART1_CTS 这个 IO 上的，KEY0接了一个 10K 的上拉电阻，因此 KEY0 没有按下的时候 UART1_CTS 应该是高电平，当 KEY0按下以后 UART1_CTS 就是低电平。
三、实验程序编写
1、按键驱动编写
本次实验还是以上一次实验为基础，重新创建一个VScode工程，名字命名为7_key,在工程目录的 bsp 文件夹中创建名为"key"和"gpio"两个文件夹。按键相关的驱动文件都放 到"key"文件夹中，本章试验我们对 GPIO 的操作编写一个函数集合，也就是编写一个 GPIO 驱动文件，GPIO 的驱动文件放到"gpio"文件夹里面。
新建 bsp_gpio.c 和 bsp_gpio.h 这两个文件，将这两个文件都保存到刚刚创建的 bsp/gpio 文
件夹里面，然后在 bsp_gpio.h 文件夹里面输入如下内容：
#ifndef __BSP_GPIO_H
#define __BSP_GPIO_H
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "fsl_common.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "cc.h"
/* 枚举类型和结构体定义 */
typedef enum _gpio_pin_direction
{
kGPIO_DigitalInput = 0U, /* 输入 */
kGPIO_DigitalOutput = 1U, /* 输出 */
}gpio_pin_direction_t;
typedef struct _gpio_pin_config
{
gpio_pin_direction_t direction; /* 输入*/
uint8_t outputLogic; /* 输出*/
}gpio_pin_config_t;
void gpio_init(GPIO_Type *base, int pin, gpio_pin_config_t *config);
void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin, int value);
int gpio_pinread(GPIO_Type *base, int pin);
#endif此文件中定义了了一个枚举类型 gpio_pin_direction_t 和结构体 gpio_pin_config_t。
枚举类型 gpio_pin_direction_t 表示 GPIO 方向，输入或输出。
结构体 gpio_pin_config_t 是 GPIO 的配置结构体，里面有 GPIO 的方向和默认输出电平两个成员变量。
然后在bsp_gpio.c中输入以下代码：
#include "bsp_gpio.h"
/*
* @description : GPIO初始化。
* @param - base : 要初始化的GPIO组。
* @param - pin : 要初始化GPIO在组内的编号。
* @param - config: GPIO配置结构体。
* @return : 无
*/
void gpio_init(GPIO_Type *base, int pin, gpio_pin_config_t *config)
{
if(config->direction ==kGPIO_DigitalInput)//输入
{
base->GDIR &=~(1<<pin);
}
else
{
base->GDIR |=(1<<pin);
/* 设置默认输出电平 */
}
}
/*
* @description : 指定GPIO输出高或者低电平。
* @param - base : 要输出的GPIO组。
* @param - pin : 要输出的GPIO脚号。
* @param - value : 要输出的电平，1 输出高电平，0 输出低电平
* @return : 无
*/
void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin, int value)
{
if(value == 0) /* 写入0 */
{
base->DR &=~(1<<pin);
}
else /* 写入1 */
{
base->DR |=(1<<pin);
}
}
/*
* @description : 读取指定GPIO的电平值 。
* @param - base : 要读取的GPIO组。
* @param - pin : 要读取的GPIO脚号。
* @return : 无
*/
int gpio_pinread(GPIO_Type *base, int pin)
{
return (((base->DR) >> pin) & 0x1);
}文件 bsp_gpio.c 中有三个函数：gpio_init、gpio_pinread 和 gpio_pinwrite，函数 gpio_init 用
于初始化指定的 GPIO 引脚，最终配置的是 GDIR 寄存器，此函数有三个参数，这三个参数的
含义如下：
**base:**要初始化的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。
pin**：**要初始化 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。
**config:**要初始化的 GPIO 配置结构体，用来指定 GPIO 配置为输出还是输入。
函数 gpio_pinread 是读取指定的 GPIO 值，也就是读取 DR 寄存器的指定位，此函数有两个
参数和一个返回值，参数含义如下：
**base:**要读取的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。
pin**：**要读取的 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。
**返回值：**读取到的 GPIO 值，为 0 或者 1。
函数 gpio_pinwrite 是控制指定的 GPIO 引脚输入高电平(1)或者低电平(0)，就是设置 DR 寄
存器的指定位，此函数有三个参数，参数含义如下：
**base:**要设置的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。
pin**：**要设置的 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。
**value:**要设置的值，1(高电平)或者 0(低电平)。
我们以后就可以使用函数 gpio_init 设置指定 GPIO 为输入还是输出，使用函数 gpio_pinread
和 gpio_pinwrite 来读写指定的 GPIO。
接下来编写按键驱动文件，新建 bsp_key.c 和 bsp_key.h 这两个文件，将这两个文件都保存
到刚刚创建的 bsp/key 文件夹里面，然后在 bsp_key.h 文件夹里面输入如下内容：
#ifndef __BSP_KEY_H
#define __BSP_KEY_H
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "fsl_common.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
/*按键值*/
enum keyvalue{
KEY_NONE =0,
KEY0_VALUE,
};
/*函数声明*/
void key_init(void);
int read_key(void);
int key_getvalue(void);
#endifbsp_key.h 文件中定义了一个枚举类型：keyvalue，此枚举类型表示按键值，因为 I.MX6U
ALPHA 开发板上只有一个按键，因此枚举类型里面只到 KEY0_VALUE。
bsp_key.c 中输入如下所示内容：
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_gpio.h"
/* key初始化 */
void key_init(void)
{
gpio_pin_config_t key_config;
/* 1、初始化IO复用，复用为GPIO1_IO018 */
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0);
/* 2、配置GPIO5_IO03的IO属性（0xF080）
*bit 16: 0 HYS关闭（施密特触发器禁用）
*bit [15:14]: 11 默认上拉（非下拉！0xF080对应上拉）
*bit [13]: 0 keeper功能禁用
*bit [12]: 1 pull/keeper使能（启用上拉）
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100MHz
*bit [5:3]: 000 R0/1驱动能力（非R0/6！0xF080对应R0/1）
*bit [0]: 0 低转换率
*/
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0XF080);
/* 3、初始化GPIO,设置GPIO5_IO01设置为输入*/
key_config.direction = kGPIO_DigitalInput;
gpio_init(GPIO1,18, &key_config);
}
/* 读取按键值 返回值：0按下，1未按下*/
int read_key(void)
{
int ret =0;
ret = gpio_pinread(GPIO1,18);
return ret;
}
int key_getvalue(void)
{
int ret =0;
static unsigned char release =1;/* 为1表示按键值被释放*/
if((release==1) && (gpio_pinread(GPIO1,18)== 0))
{
delay(10);
release=0;
if( gpio_pinread(GPIO1,18)== 0)/*如果延时10ms以后KEY0还是0,表示按键有效 */
{
ret =KEY0_VALUE;
}
}
else if(gpio_pinread(GPIO1,18) == 1)/* 未按下*/
{
ret =KEY_NONE;
release=1;
}
return ret; //返回按键值
}bsp_key.c 中一共有两个函数：key_init 和 key_getvalue，key_init 是按键初始化函数，用来
初始化按键所使用的 UART1_CTS 这个 IO。函数 key_init 先设置 UART1_CTS 复用为
GPIO1_IO18，然后配置 UART1_CTS 这个 IO 为速度为 100MHz，默认 22K 上拉。最后调用函
数 gpio_init 来设置 GPIO1_IO18 为输入功能。
函数 key_getvalue 用于获取按键值，此函数没有参数，只有一个返回值，返回值表示按键
值，返回值为 0 的话就表示没有按键按下，如果返回其他值的话就表示对应的按键按下了。获
取按键值其实就是不断的读取 GPIO1_IO18 的值，如果按键按下的话相应的 IO 被拉低，那么
GPIO1_IO18 值就为 0，如果按键未按下的话 GPIO1_IO18 的值就为 1。此函数中静态局部变量
release 表示按键是否释放。
注意：delay(10)为按键消抖，延时时间大约为 10ms，用于消除按键抖动。
按键消抖原理
当按键在 t1 时刻按键被按下以后按键值 就变为 0 ，这是最理想的状态。但是实际的按键是机械结构，加上刚按下去的一瞬间人手可能也有抖动，实际的按键电压变化过程如图：
其中 t1 时刻按键被按下，但是由于抖动的原因，直到 t2 时刻才稳定下来，t1 到 t2 这段时间就是抖动。一般这段时间就是十几 ms 左右，从图 中可以看出在抖动期间会有多次触发，如果不消除这段抖动的话软件就会误判，本来按键就按下了一次，结果软件读取 IO 值发现电平多次跳变以为按下了多次。所以我们需要跳过这段抖动时间再去读取按键的 IO值，也就是至少要在 t2 时刻以后再去读 IO 值。
2、main.c编写
/**************************************************************
文件名 : main.c
描述 : I.MX6U开发板裸机实验 按键实验
其他 : 无
**************************************************************/
#include "main.h"
#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
/*
* @description : main函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
int main(void)
{
int i =0;
int keyvalue=0;
unsigned char led_state=OFF;
unsigned char beep_state=OFF;
clk_enable(); /* 使能所有的时钟*/
led_init(); /* 初始化led*/
beep_init(); /* 初始化beep*/
key_init(); /* 初始化key*/
while(1) /* 死循环*/
{
/* 按键控制蜂鸣器*/
keyvalue=key_getvalue();
if(keyvalue) /* 如果为正，表示有效的按键值*/
{
switch ((keyvalue))
{
case KEY0_VALUE:
beep_state = !beep_state;
beep_switch(beep_state);
break;
}
}
i++;
if(i == 50) /* 500毫秒灯翻转一次*/
{
i =0;
led_state =!led_state;
led_switch(LED0,led_state);
}
delay(10);
}
return 0;
}main.c 函数先初始化 led 灯、蜂鸣器和按键，然后在 while(1)循环中不断的调用函数 key_getvalue 来读取按键值，如果 KEY0 按下的话就打开/关闭蜂鸣器。LED0 作为系统提示指示灯闪烁，闪烁周期大约为 500ms。本章例程的软件编写就到这里结束了，接下来就是编译下载验证了。
四、编译下载
1、编写makefile文件
使用之前编写的通用makefile，修改变量TARGET 为key，在变量 INCDIRS和SRCDIRS 中追加"bsp/key"和"bsp/gpio"，修改完成以后如下所示：
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
TARGET ?= key
CC := $(CROSS_COMPILE)gcc
LD := $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP := $(CROSS_COMPILE)objdump
INCUDIRS := imx6ul \
bsp/clk \
bsp/led \
bsp/delay\
bsp/beep\
bsp/key\
bsp/gpio
SRCDIRS := project \
bsp/clk \
bsp/led \
bsp/delay\
bsp/beep\
bsp/key\
bsp/gpio
INCLUDE := $(patsubst %, -I %, $(INCUDIRS))
SFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.S))
CFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))
SFILENDIR := $(notdir $(SFILES))
CFILENDIR := $(notdir $(CFILES))
SOBJS := $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.S=.o))
COBJS := $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
OBJS := $(SOBJS) $(COBJS)
VPATH := $(SRCDIRS)
.PHONY: clean
$(TARGET).bin : $(OBJS)
$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^
$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@
$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis
$(SOBJS) : obj/%.o : %.S
$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
$(COBJS) : obj/%.o : %.c
$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<
clean:
rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)
print:
@echo INCLUDE = $(INCLUDE)
@echo SFILES = $(SFILES)
@echo CFILES = $(CFILES)
@echo SFILENDIR = $(SFILENDIR)
@echo CFILENDIR = $(CFILENDIR)
@echo SFILENDIR = $(SFILENDIR)
@echo SOBJS = $(SOBJS)
@echo COBJS = $(COBJS)
@echo OBJS = $(OBJS)2、编译下载
chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownload key.bin /dev/sdb烧写成功以后将 SD 卡插到开发板的 SD 卡槽中，然后复位开发板。如果代码运行正常的
话 LED0 会以大约 500ms 周期闪烁， 按下开发板上的 KEY0 按键，蜂鸣器打开，再按下 KEY0
按键，蜂鸣器关闭。
总结
通过本次实验的学习来掌握如何将 I.MX6UL 的IO作为输入来使用。