鸿蒙南向开发教程 Day 11：GPIO 按键中断与 LED 状态机

目标：掌握 OpenHarmony 轻量系统的 GPIO 中断机制，实现按键控制 LED 多状态切换

前置条件：已完成 Day 10 的 GPIO 基础控制

一、工程结构

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app/
├── BUILD.gn
└── 10_gpio_interrupt/            # 模块目录
    ├── BUILD.gn
    └── demo.c                    # 按键中断 + LED 状态机代码

1.1 `app/BUILD.gn`

gn 复制代码

import("//build/lite/config/component/lite_component.gni")

lite_component("app") {
  features = [
    "10_gpio_interrupt:gpio_isr_demo",
  ]
}

1.2 `10_gpio_interrupt/BUILD.gn`

gn 复制代码

static_library("gpio_isr_demo") {
    sources = [
        "demo.c"
    ]

    include_dirs = [
        "//utils/native/lite/include",
        "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
        "//base/iot_hardware/peripheral/interfaces/kits",
        "//device/hisilicon/hispark_pegasus/sdk_liteos/include",  # hi_io.h 路径
    ]
}

二、完整代码详解

2.1 头文件与宏定义

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "iot_gpio.h"      # OpenHarmony GPIO 标准接口
#include "hi_io.h"         # Hi3861 芯片特有 IO 配置接口

#define LED_TASK_GPIO       (9)     # LED 连接引脚
#define IOT_GPIO_KEY        (5)     # 按键连接引脚
#define DELAY_TICKS_30      (30)    # 30 tick 延时
#define LED_TASK_STACK_SIZE (512)   # LED 任务栈大小
#define LED_TASK_PRIO       (25)    # 任务优先级
#define GPIO_HIGH           (1)
#define GPIO_LOW            (0)

# LED 状态枚举
enum LedState {
    LED_ON = 0,     # 常亮
    LED_OFF,        # 熄灭
    LED_SPARK,      # 闪烁
};

enum LedState g_ledState = LED_SPARK;   # 全局状态，默认闪烁
static int g_count = 100;               # 循环计数，按键 100 次后停止

2.2 LED 控制任务

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static void *LedTask(void)
{
    while (g_count) {
        switch (g_ledState) {
            case LED_ON:
                # 常亮：输出低电平（假设低电平点亮）
                IoTGpioSetOutputVal(LED_TASK_GPIO, GPIO_LOW);
                osDelay(DELAY_TICKS_30);
                break;

            case LED_OFF:
                # 熄灭：输出高电平
                IoTGpioSetOutputVal(LED_TASK_GPIO, GPIO_HIGH);
                osDelay(DELAY_TICKS_30);
                break;

            case LED_SPARK:
                # 闪烁：翻转电平
                IoTGpioSetOutputVal(LED_TASK_GPIO, GPIO_LOW);
                osDelay(DELAY_TICKS_30);
                IoTGpioSetOutputVal(LED_TASK_GPIO, GPIO_HIGH);
                osDelay(DELAY_TICKS_30);
                break;

            default:
                osDelay(DELAY_TICKS_30);
                break;
        }
    }

    return NULL;
}

状态机设计：

当前状态	按键后状态	行为
LED_ON	LED_OFF	熄灭
LED_OFF	LED_ON	常亮
LED_SPARK	LED_OFF	熄灭

2.3 按键中断回调

c 复制代码

static void OnButtonPressed(void)
{
    enum LedState nextState = LED_SPARK;

    # 状态切换逻辑
    switch (g_ledState) {
        case LED_ON:
            nextState = LED_OFF;
            break;
        case LED_OFF:
            nextState = LED_ON;
            break;
        case LED_SPARK:
            nextState = LED_OFF;
            break;
        default:
            break;
    }

    g_ledState = nextState;   # 更新全局状态
    g_count--;                # 按键次数递减
}

注意：中断回调函数应尽量简短，不要执行阻塞操作。这里只做状态切换和计数。

2.4 系统入口

c 复制代码

static void LedExampleEntry(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

    # 1. 初始化 LED GPIO
    IoTGpioInit(LED_TASK_GPIO);
    IoTGpioSetDir(LED_TASK_GPIO, IOT_GPIO_DIR_OUT);

    # 2. 初始化按键 GPIO
    IoTGpioInit(IOT_GPIO_KEY);

    # 3. 配置引脚复用功能为 GPIO
    hi_io_set_func(IOT_GPIO_KEY, GPIO_LOW);

    # 4. 设置按键方向为输入
    IoTGpioSetDir(IOT_GPIO_KEY, IOT_GPIO_DIR_IN);

    # 5. 设置内部上拉（按键未按下时为高电平）
    hi_io_set_pull(IOT_GPIO_KEY, GPIO_HIGH);

    # 6. 注册中断回调
    IoTGpioRegisterIsrFunc(
        IOT_GPIO_KEY,                   # 引脚号
        IOT_INT_TYPE_EDGE,              # 中断类型：边沿触发
        IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW,   # 触发方式：下降沿（高→低）
        OnButtonPressed,                # 回调函数
        NULL                            # 回调参数
    );

    # 7. 创建 LED 控制任务
    attr.name = "LedTask";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = LED_TASK_STACK_SIZE;
    attr.priority = LED_TASK_PRIO;

    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)LedTask, NULL, &attr) == NULL) {
        printf("[LedExample] Failed to create LedTask!\n");
    }
}

SYS_RUN(LedExampleEntry);

三、GPIO 中断 API 详解

3.1 `hi_io_set_func` --- 引脚复用配置

c 复制代码

hi_io_set_func(unsigned int gpio, unsigned char func);

参数	说明
`gpio`	引脚号
`func`	复用功能编号，`0` 通常为 GPIO 模式

Hi3861 引脚支持多种复用功能（UART、I2C、SPI、PWM 等），使用前需切换到 GPIO 模式。

3.2 `hi_io_set_pull` --- 上下拉配置

c 复制代码

hi_io_set_pull(unsigned int gpio, unsigned int pull);

参数值	含义
`0` / `GPIO_LOW`	下拉
`1` / `GPIO_HIGH`	上拉
`2`	浮空

本例使用上拉：按键未按下时引脚为高电平，按下后变为低电平，产生下降沿。

3.3 `IoTGpioRegisterIsrFunc` --- 注册中断

c 复制代码

unsigned int IoTGpioRegisterIsrFunc(
    unsigned int gpio,                      # 引脚号
    IotGpioIntType intType,                 # 中断类型
    IotGpioIntPolarity intPolarity,         # 触发极性
    GpioIsrCallbackFunc func,               # 回调函数
    char *arg                               # 用户参数
);

中断类型：

类型	说明
`IOT_INT_TYPE_LEVEL`	电平触发
`IOT_INT_TYPE_EDGE`	边沿触发

触发极性：

极性	说明
`IOT_GPIO_EDGE_RISE_LEVEL_HIGH`	上升沿 / 高电平
`IOT_GPIO_EDGE_FALL_LEVEL_LOW`	下降沿 / 低电平

本例配置：边沿触发 + 下降沿，即按键按下瞬间触发。

四、按键消抖说明

机械按键按下时会产生抖动（多个高低电平跳变），可能导致中断多次触发。

复制代码

理想波形：  ───┐      ┌──────
              └──────┘

实际波形：  ───┐ ┌─┐  ┌─┐ ┌─┐ ┌──────
              └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └──────
                ↑ 抖动（5~20ms）

简单消抖方法（中断回调内）：

c 复制代码

static void OnButtonPressed(void)
{
    static uint32_t lastTick = 0;
    uint32_t now = osKernelGetTickCount();

    # 忽略 200ms 内的重复触发
    if (now - lastTick < 20) {
        return;
    }
    lastTick = now;

    # ... 状态切换逻辑
}

本例代码未加消抖，实际项目中建议添加。

五、硬件连接

5.1 按键连接方式

复制代码

Hi3861 GPIO 5 ──┬── 按键 ──┬── GND
                │          │
            内部上拉      按下导通
            （高电平）    （低电平）

未按下：上拉电阻拉高 → 高电平
按下：导通到 GND → 低电平（下降沿触发中断）

5.2 LED 连接

同 Day 10，GPIO 9 连接 LED（低电平点亮）。

六、编译与验证

6.1 编译烧录

VSCode 点击 Build → Upload ，串口波特率 115200。

6.2 预期现象

阶段	LED 现象	操作
初始	快速闪烁	无需操作
按第 1 次	熄灭	按下 GPIO 5 按键
按第 2 次	常亮	再次按下
按第 3 次	熄灭	再次按下
按第 100 次	停止	任务结束

七、总结

要点	内容
引脚复用	`hi_io_set_func(gpio, 0)` 切换到 GPIO 模式
上下拉	`hi_io_set_pull(gpio, 1)` 内部上拉
中断注册	`IoTGpioRegisterIsrFunc` 配置边沿/电平触发
中断回调	简短快速，禁止阻塞操作
状态机	枚举定义状态，switch 处理切换
全局变量	中断与任务共享，注意原子性（本例单字节变量无需额外保护）

八、下一步

Day 12 预告：I2C 传感器（DHT11 / OLED） ------ 外设总线通信实战。

鸿蒙南向开发教程 Day 11：GPIO 按键中断与 LED 状态机

一、工程结构

1.1 app/BUILD.gn

1.2 10_gpio_interrupt/BUILD.gn

二、完整代码详解

2.1 头文件与宏定义

2.2 LED 控制任务

2.3 按键中断回调

2.4 系统入口

三、GPIO 中断 API 详解

3.1 hi_io_set_func --- 引脚复用配置

3.2 hi_io_set_pull --- 上下拉配置

3.3 IoTGpioRegisterIsrFunc --- 注册中断

四、按键消抖说明

五、硬件连接

5.1 按键连接方式

5.2 LED 连接

六、编译与验证

6.1 编译烧录

6.2 预期现象

七、总结

八、下一步

1.1 `app/BUILD.gn`

1.2 `10_gpio_interrupt/BUILD.gn`

3.1 `hi_io_set_func` --- 引脚复用配置

3.2 `hi_io_set_pull` --- 上下拉配置

3.3 `IoTGpioRegisterIsrFunc` --- 注册中断