在第一講中曾經提到，GPIO有輸入輸出兩種模式。在點亮LED時，我們已經使用了GPIO輸出模式，在按鍵識別中，我們將要使用GPIO輸入模式。首先來看看按鍵的電路原理圖（下圖在選手資源數據包——CT117E-M4產品手冊中）：

其中，B1~B4為4個不同的按鍵，它們通過PB0、PB1、PB2、PA0四個端口以上拉電阻的方式連接到單片機中。當按鍵松開時，PB0等端口處于高電平狀態；當按鍵按下后，端口處于低電平狀態。因此，我們可以把這些端口設置為GPIO輸入+上拉電阻（pull-up）模式，通過讀取其電平的高低狀態來判斷按鍵是否被按下。（所謂上下拉電阻，其實決定的就是GPIO輸入端口斷路時的初始電平狀態，有關介紹可以自行搜索）

例如，需要判斷B1是否被按下時，我們只需要判斷PB0的電平狀態：

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)//讀取PB0的電平狀態，判斷是否為低電平
{/* 執行任務 */
}

在主循環中，利用按鍵掃描，我們就可以通過不同的按鍵操作來執行不一樣的任務，例如：

while (1)
{//B1按下，點亮LD1和LD2if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD1|LD2);}//B2按下，點亮LD3和LD4if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD3|LD4);}//B3按下，點亮LD5和LD6if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD5|LD6);}//B4按下，點亮LD7和LD8if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD7|LD8);}
}

不僅是按鍵，GPIO輸入模式與輸出模式一樣，均廣泛應用于各種需要讀取外部電路電平的場景。有關GPIO輸入的函數如下：

/*** @brief  Read the specified input port pin.* @param  GPIOx where x can be (A..G) to select the GPIO peripheral for STM32G4xx family* @param  GPIO_Pin specifies the port bit to read.*         This parameter can be any combination of GPIO_PIN_x where x can be (0..15).* @retval The input port pin value.*/
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

然而，這種方法在實際中并不常用。可以想象，除了判斷按鍵是否按下以外，一個嵌入式系統一定還有其他的許多任務需要執行。倘若在主循環中一直判斷按鍵是否被按下，則會占用CPU，效率低下，同時也可能因為在執行其他任務，響應不及時。因此，我們更常用的是采用中斷的方式來判斷按鍵是否被按下。

先來普及一下什么是中斷。我們知道，CPU是按照順序依次執行主函數中的指令的。中斷是指打斷CPU當前正在執行的指令，跳到中斷程序中執行，隨后跳會主函數原來的位置繼續執行原指令。例如在生活中，我們的主程序是寫代碼，這時電話鈴響，我們不得不停下手中的工作，進入中斷——接電話，接完電話后又繼續回到寫代碼的工作中。正如打斷我們的有可能是電話鈴聲，有可能是門鈴聲，也有可能是短信鈴聲等等，打斷CPU的中斷方式也是多種多樣的，如GPIO外部中斷、定時器中斷、定時器捕獲中斷等等……

考慮到比賽中對按鍵的判斷涉及到長短按，我們在考慮程序執行效率而采用中斷的同時，要考慮判斷長短按的方法，這就涉及到按鍵按下的時間問題。在單片機中，與時間有關的問題，都是通過定時器來實現的。因此，下面我們來介紹定時器中斷。

先來介紹一下與定時器有關的概念。在單片機中，有一個晶振（石英晶體振蕩器），它通常決定了單片機的時鐘頻率。通過對時鐘的分頻，可以得到許許多多的時鐘源。不同的硬件通過采用不同的時鐘源，再對其進行分頻，就得到了獨屬于這個硬件自己的時鐘頻率，定時器亦是如此。

參照官方例程（LCD的例程），我們按如下步驟配置時鐘樹：

（1）開啟外部高速時鐘

（2）勾選HSE，將時鐘頻率設置為80MHz后按回車

（3）所得到的定時器頻率即可以在上圖右側圓圈處查看

這樣我們就得到了時鐘頻率為80MHz的定時器。

下面我們來開啟定時器中斷。我們設置TIM4如下：

其中，定時器頻率按照如下公式計算：（具體原理請自行搜索）

f0為時鐘頻率80MHz，Prescaler為預分頻系數，Counter Period為計數周期。這樣我們就把TIM4定時器的頻率設置為了100Hz，即周期為0.01s。最后，只需要打開中斷開關，就完成了定時器中斷的配置。

在Cube中設置好后，想要使用定時器中斷，還要在主函數初始化時開啟定時器中斷（在此處是開啟TIM4的定時器中斷）

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);    //開啟TIM4的基本(Base)功能（定時）中斷(IT(InTerrupt))

然后編寫定時器中斷函數（注意：函數名和形參均是固定的，不能修改！！！可參照下圖尋找）：

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void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)    //定時(Period)中斷(Elapsed)回調(Callback)函數，回調即從主程序中調到中斷程序中
{if (htim->Instance == TIM4)    //如果是TIM4定時器觸發的中斷{//B1按下，點亮LD1和LD2if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD1|LD2);}//B2按下，點亮LD3和LD4if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD3|LD4);}//B3按下，點亮LD5和LD6if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_2) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD5|LD6);}//B4按下，點亮LD7和LD8if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET){LED_On(LD7|LD8);}}
}

這樣，每當時間過去了0.01s，CPU就會進入定時中斷回調函數中，運行我們預先寫好的中斷程序（在此處是讀取按鍵端口的電平，隨后執行相應任務），即定時按鍵掃描，而不是一直循環掃描按鍵是否按下，這樣就為CPU節省下了大量的時間，大大提高了程序的運行效率。

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