正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板学习笔记：GPIO 输入——按键与蜂鸣器

这篇笔记继续正点原子 I.MX6ULL MINI 开发板的 GPIO 学习，主题是GPIO 输入——按键检测和蜂鸣器控制。代码来自实际工程 /home/zhao/code/2026/touch_screen。

1. 完成什么实验？

把 GPIO1_IO18 配置为输入模式，检测按键是否被按下；按下时通过中断翻转 LED 状态。同时把 GPIO5_IO01 配置为输出，控制蜂鸣器响/停。

2. GPIO 输入和输出有什么区别？

• 输出模式：CPU 通过 DR 寄存器控制引脚电平，如点灯、驱动蜂鸣器。
• 输入模式：CPU 通过 PSR 寄存器读取引脚真实电平（注意：I.MX6ULL 输入模式下读 DR 拿不到真实电平，是常见错误），如检测按键。
• 方向寄存器 GDIR：对应位为 1 表示输出，为 0 表示输入。
• 输入通常需要上下拉：按键一端接地时，另一端要用上拉电阻，保证未按下时电平稳定。

3. 什么是按键消抖？

机械按键在按下和释放时，触点会反复抖动几毫秒到十几毫秒，导致 GPIO 电平出现多次跳变。如果每次跳变都响应，就会出现“按一次触发多次”的现象。消抖方法有两种：硬件上并联电容滤波，软件上检测到边沿后延时 10~20ms 再确认电平。

4. 什么是 GPIO 中断？

除了轮询读取按键状态，更高效的方式是中断：当 GPIO 电平发生指定边沿变化时，CPU 暂停当前任务，执行中断服务函数。I.MX6ULL 的 GPIO 中断需要配置 ICR 寄存器选择触发边沿，并通过 GIC（Generic Interrupt Controller）使能中断。

5. 蜂鸣器是有源还是无源？

开发板上一般是有源蜂鸣器：内部已经集成了振荡电路，只要给电平就能发声。本例中蜂鸣器低电平触发，往 GPIO5_IO01 写 0 时蜂鸣器响，写 1 时停止。

6. 真实可用的按键/蜂鸣器代码

下面是工程中验证过的核心代码。

#ifndef _BEEP_H
#define _BEEP_H

extern void init_beep(void);
extern void beep_on(void);
extern void beep_off(void);
extern void beep_nor(void);

#endif

#include "beep.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "MCIMX6Y2.h"

void init_beep(void)
{
    /* GPIO5_IO01 复用为 GPIO */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01, 0);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01, 0x10B0);

    GPIO5->GDIR |= (1 << 1);    /* 输出 */
    beep_off();
}

void beep_on(void)  { GPIO5->DR &= ~(1 << 1); }   /* 低电平响 */
void beep_off(void) { GPIO5->DR |=  (1 << 1); }   /* 高电平停 */
void beep_nor(void) { GPIO5->DR ^=  (1 << 1); }   /* 翻转 */

#include "key.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "core_ca7.h"
#include "led.h"
#include "interrupt.h"

void key_handler(void)
{
    /* 检查是否是 GPIO1_IO18 触发 */
    if ((GPIO1->ISR & (1 << 18)) != 0)
    {
        led_nor();                  /* 翻转 LED */
        GPIO1->ISR |= (1 << 18);    /* 写 1 清除中断标志 */
    }
}

void init_key(void)
{
    /* 1. 引脚复用为 GPIO1_IO18 */
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0);
    /* 2. 配置上拉等电气属性 */
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0xF080);

    GPIO1->GDIR &= ~(1 << 18);          /* 输入 */
    GPIO1->ICR2 |= (3 << 4);            /* 下降沿触发 */
    GPIO1->IMR  |= (1 << 18);           /* 使能中断 */

    /* 注册中断服务函数并使能 GIC */
    system_interrupt_register(key_handler, GPIO1_Combined_16_31_IRQn);
    GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);
}

int key_pressed(void)
{
    return (GPIO1->PSR & (1 << 18)) == 0;   /* 输入读 PSR：低电平表示按下 */
}

#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"

int main(void)
{
    init_clock();
    system_interrupt_init();
    init_led();
    init_beep();
    init_key();

    while (1)
    {
        /* 中断方式：按键按下自动翻转 LED */
        /* 轮询方式示例：
        if (key_pressed())
        {
            beep_on();
            delay_ms(100);
        }
        else
        {
            beep_off();
        }
        */
    }
    return 0;
}

7. 关键点说明

• 按键输入要上拉：本例配置字 0xF080 使能了上拉，未按键时 GPIO1_IO18 为高。
• 下降沿触发：按键按下时电平由高变低，ICR2 配置为下降沿触发最自然。
• 中断标志要清：ISR 寄存器写 1 清除对应位，否则中断会反复进入。
• 蜂鸣器低电平有效：和 LED 一样，写 0 导通、写 1 截止。
• 输入读 PSR 不读 DR：I.MX6ULL 输入模式下引脚电平要从 PSR 读取；DR 是输出数据寄存器，复位值为 0，输入模式下读它恒得到 0（工程源码里 key_pressed() 最初误用了 DR，因为主实验走中断路径没踩到；上文代码已修正为 PSR）。
• 消抖：实际工程中可在 key_handler 开头加 10~20ms 延时再判断电平，避免抖动误触发。

8. 实验现象

按下 KEY0 时，LED0 状态翻转一次。main 里蜂鸣器控制代码处于注释状态，本实验只演示按键中断翻转 LED；把注释打开后可以实现按住蜂鸣器响、松开停。注意本代码没有消抖：触点抖动可能让一次按下触发多次中断、LED 翻转多次，这是正常现象，工程上需要加 10~20ms 消抖。

总结

学会了 GPIO 输入输出和中断，就可以做很多人机交互实验了。下一篇将进入 SoC 的“动力系统”——时钟系统。