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1 引言 鍵盤(pán)越來(lái)越廣泛地應用于嵌入式系統中。不同的應用領(lǐng)域鍵盤(pán)掃描方式的設計也各不相同，一般有以下=三種：①軟件方法來(lái)實(shí)現對鍵盤(pán)的掃描。②采用專(zhuān)用芯片實(shí)現對鍵盤(pán)的掃描。這是嵌入式系統中設計鍵盤(pán)普遍使用的方法。常用的鍵盤(pán)控制芯片有zl97289A等。這些芯片的內部集成了鍵盤(pán)的驅動(dòng)電路。配合一定的軟件設計即可使用。③與方式②相仿，由于按鍵的狀態(tài)變化體現在電平高低的變化，因此通過(guò)I/O口模擬鍵盤(pán)的驅動(dòng)信號也可實(shí)現鍵盤(pán)的控制。 隨著(zhù)芯片技術(shù)的發(fā)展，處理器內部的資源越來(lái)越豐富。如韓國三星半導體公司的32位ARM處理器S3C44BOX芯片．其內部集成了外部存儲器控制器、LCD控制器、4個(gè)DMA通道、2通道異步UART單元、1個(gè)同步串行口(SIO)，1個(gè)多主I2C總線(xiàn)控制器、1個(gè)I2S總線(xiàn)控制器。5通道PWM定時(shí)器及1個(gè)內部定時(shí)器、71個(gè)通用I/O、8個(gè)外部中斷源、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10位ADC等。由于其內部豐富的I/O口及I/O口擴展，可以通過(guò)S3C44BOX的I/O 口模擬鍵盤(pán)的驅動(dòng)信號實(shí)現鍵盤(pán)的控制。 2 鍵盤(pán)工作原理 嵌入式系統中應用較多的為矩陣鍵盤(pán)．現以4x4的矩陣鍵盤(pán)為例，說(shuō)明其下作原理。，4x4行、列結構的16按鍵矩陣鍵盤(pán)由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成。按鍵位于其行列的交叉點(diǎn)上。結構圖如圖1所示。要與4x4的矩陣鍵盤(pán)接口，最多需要16根口線(xiàn)，為節省口線(xiàn)。在此選擇“鍵盤(pán)循環(huán)掃描”方法來(lái)檢測鍵盤(pán)．采用此方法只需8根口線(xiàn)。 按鍵設置在行、列交叉點(diǎn)上，行、列分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到+5V上。平時(shí)無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)．行線(xiàn)電平狀態(tài)將由通過(guò)此按鍵的列線(xiàn)電平?jīng)Q定：列線(xiàn)電平如果為低．行線(xiàn)電平為低；列線(xiàn)電平如果為高，則行線(xiàn)電平亦為高。因各按鍵之間相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線(xiàn)信號配合起來(lái)并作適當的處理，才能確定閉合鍵的位置。 
圖1 矩陣式鍵盤(pán)結構 矩陣鍵盤(pán)循環(huán)掃描的識別方法，分兩步進(jìn)行：①識別鍵盤(pán)哪一行的鍵被按下。讓所有列線(xiàn)均為低電平，檢杳各行線(xiàn)電平是否為低。如果有行線(xiàn)為低，則說(shuō)明該行有鍵被按下，否則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。②如果某行有鍵被按下。識別鍵盤(pán)哪一列的鍵被按下(亦稱(chēng)之為掃描法)。逐列置低電平，并置其余各列為高電平，檢查各行線(xiàn)電平的變化。如果行電平變?yōu)榈碗娖剑畡t可確定此行此列交叉點(diǎn)處按鍵被按下。 3 S3C44BOX與鍵盤(pán)硬件接口電路 S3C44BOX核心ARM板具有71個(gè)多功能輸入/輸出腳，包含在以下7組端口中：1個(gè)lO位輸出端口 A、1個(gè)11位輸出端口B、1個(gè)16位輸入/輸出端口c、2個(gè)8位輸入/輸出端口D和G、2個(gè)9位輸入/輸出端口E和F。從端口A(yíng)～G的功能描述看出．在一般的應用中，PA作為地址線(xiàn)使用；PB作為板塊bank選擇線(xiàn)和SDRAM的接口線(xiàn)使用；PC可以作為數據線(xiàn)、I2S接口、或LCD數據線(xiàn)等使用；在系統具備LCD的情況下，PD主要作為L(cháng)CD的信號線(xiàn)使用；PE可以作為串口信號線(xiàn)和定時(shí)器輸出使用；PF和PG則是多功能I/O口。在A(yíng)RMsys平臺中，很多端口線(xiàn)已被指定了一定的作用，例如PA，PB，PC，PD等；再者PF口集中分布在芯片右側引腳上，便于硬件連接。因此，在此選取PF口作為檢測鍵盤(pán)端口，并設定PF0～PF3為輸出掃描碼的端口，PF4～PF7為鍵值讀入口。 4 系統的軟件設計 鍵盤(pán)的掃描程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。主要由三個(gè)部分組成：與S3C44BOX硬件有關(guān)的初始化程序、應用主程序、讀鍵子程序。在編寫(xiě)與S3C44BOX硬件有關(guān)的初始化程序時(shí)主要是對S3C44BOX內部各寄存器進(jìn)行初始化．首先通過(guò)設置PCONF(端口配置)寄存器，來(lái)實(shí)現端口功能配置。然后再分別設置PDATF(端口數據)及PUPF(端口上拉設置)寄存器。初始化設置程序如下： //設置PF0～3為輸出口(列線(xiàn))，PF4～7位輸入口 rfPCONF = Ox55： //設置PF0～3作為輸出口輸出掃描碼 rPDATF = 0xf0；//PFO～3全寫(xiě)入0 //設置PF4～7作為輸入口讀入鍵值 Keyvalue = (rPDATF&Oxf0)>>4； //設置內部上拉電阻 rPUPF = OxOO．//使能PFO～7的內部上拉電阻 主程序以一定的時(shí)間間隔反復調用讀鍵字程序．從而實(shí)時(shí)響應鍵入。主、子程序流程圖如圖2、3所示。
圖2 主程序流程圖
圖3 掃描按鍵子程序流程圖 子程序中定義了鍵值表格、掃描碼數組，程序如下： const char Keyboard[4][4]= { {'7','8','9','/'}, {'4','5','6','*'} {'1','2','3','-'} {'0','.','+','='} } 掃描碼數組為scanvalue[4]={0xfe，0xfd，0xfb，0xf7} 5 結束語(yǔ) 鍵盤(pán)已成為現代嵌入式設備人機交互的首選輸入設備。本文介紹了鍵盤(pán)循環(huán)掃描的工作原理，以三星公司ARM7內核芯片S3C44BOX為基礎．完成了鍵盤(pán)的軟硬件設計，實(shí)踐證明系統是穩定的、可靠的。 本文作者的創(chuàng )新點(diǎn)是：以ARM內核芯片S3CA4BOX為基礎．實(shí)現嵌入式設備的輸入功能，此系統具有擴展性好、用戶(hù)界面友好。外圍電路簡(jiǎn)單，可靠性高的特點(diǎn)，其硬件接口采用插板的形式，結構簡(jiǎn)單、易于裝卸，方便系統集成和維護。 作者：余貴水 來(lái)源：《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2009年第7-2期 |
