第三章第三节 GPIO 输入

1. 按键介绍

① 假设没按下高电平，按下低电平。

② 按键抖动：由于按键内部使用的是机械式弹簧片来进行通断的，所以在按下和松手的瞬间会伴随有一连串的抖动。如图所示，按下按键后，从高电平变为低电平，之后又有瞬间恢复到高电平。

 2. 传感器模块介绍

① 传感器元件的电阻会随着外界模拟量的变化而变化，通过与定值电阻分压即可得到模拟电压输出，再通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出。

② 电路图分析

这是一个基于 LM393 电压比较器实现的二值化电路，主要用于将输入的模拟信号（A0）转换为数字信号（高电平或低电平，D0），并带有电源指示和输出状态指示功能。

核心芯片：LM393（U1）

(1) 这是一个双路电压比较器芯片（虽然图中只画了一路），它内部有两个独立的比较器。

(2) 比较器的基本功能：比较 IN+（同相输入端）和 IN-（反向输入端）的电压：

• 当 IN+ > IN- 时，输出端 OUT 为 高电平（接近 VCC）
• 当 IN+ < IN- 时，输出端 OUT 为 低电平（接近 GND）

(3) 关键特性：LM393 的输出是 “开漏” 结构。这意味者它的输出内部相当于一个连接到地的开关（当输出低时闭合），但当输出时，内部是断开的（高阻态）。因此，要输出真正的高电平，必须在输出端和 VCC 之间连接一个 “上拉电阻”。图中 R5（10k）就是这个作用。

• 当比较器判定 IN+ > IN- 时，这个晶体管完全截止（关断），输出端与地之间是高阻态（开路）。此时，输出端本身无法主动输出高电平（VCC）。
• R5 一端连接到 VCC，另一端连接到 LM393 的输出端 N1/D0。当 LM393 内部输出晶体管关断（高阻态）时，R5 为 N1/D0 点提供了一个到 VCC 的电路路径。此时，几乎没有电流流过 R5，N1/D0 点的电压被上拉到接近 VCC 的电压。

(4) 判断是否是上拉电阻的方法：

• 电阻一端固定连接电源（VCC、VDD、VBAT等）
• 电阻另一端连接信号线 / 芯片引脚

3. 硬件电路

①为何必须使用上拉模式？（一般用上面两种方法）

(1) 当按键未按下时：

• PA0 引脚悬空（无外部电路驱动）
• 若无上拉电阻 → 引脚电压不确定

(2) 启用内部上拉后：

• 悬空时被自动拉高到 3.3V（高电平）
• 按键按下时直接接地（低电平）

必须牢记：“悬空引脚必须拉，有源驱动不用拉”

4. C 语言数据类型

① STM32 中的 int 是 32 位，而 51 的 int 只有 16 位

② STM32 中的 int 和 long 都是 32 位！这与 PC 编程不同（Linux/Windows中 long 都是 64 位）

5. C语言结构体

① 一般使用 typedef 创建类型别名（在 STM32 HAL库中，所有外设寄存器都使用 typedef 定义结构体）

typedef struct { char x; int y; float z; 
} StructName_t;  // 定义类型别名StructName_t a;  // 声明该类型的变量

② 示例：

// 定义LCD显示配置
typedef struct {uint8_t backlight;    // 背光亮度 0-100uint16_t text_color;  // 文字颜色 RGB565uint16_t bg_color;    // 背景颜色 RGB565uint8_t font_size;    // 字体大小uint8_t rotation;     // 屏幕旋转 0-3
} LCD_Config_t;// 使用
LCD_Config_t display_cfg = {.backlight = 80,.text_color = 0xFFFF, // 白色.bg_color = 0x001F,   // 蓝色.font_size = 16,.rotation = 0
};void update_display() {LCD_SetBacklight(display_cfg.backlight);LCD_SetColors(display_cfg.text_color, display_cfg.bg_color);LCD_SetFontSize(display_cfg.font_size);LCD_SetRotation(display_cfg.rotation);
}