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智能手机键盘控制器的一种实现方法

作者:时间:2013-02-28来源:电子产品世界

  简介

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/142530.htm

  的大脑是基带处理器(Baseband),内置微型处理器和专用信号处理电路。依靠基带控制器的先进设计,通用输入/输出口()可用来实现按键开关功能。

  目前,专用器IC已广泛用于。这些专用器之所以派上用场,原因在于基带芯片的资源非常有限。比如,有时为了节约成本,用户将本来用于功能电话的基带芯片应用到了的设计;有时则是为了减少基带控制器与键盘之间的连接线数量,特别是对于滑盖手机,基带处理器和键盘分布在不同的PCB上。器通常由I2C总线或SPI总线连接到基带处理器。

  键盘控制器的功能可用现有的芯片或使用传统的按键扫描微型单片机实现。一些专有的键盘控制器也采用传统的按键扫描方式。这篇应用笔记则对传统的按键扫描和低EMI按键扫描方案进行了比较,并列举了省去EMI滤波器件带来的益处。

  传统的按键扫描方案

  图1所示是传统的按键扫描方案,基带处理器的GPIO键盘控制或某些专用的键盘控制器都采取了这个方式。有些GPIO引脚设计成“列”输出端口,驱动开关矩阵;有些GPIO引脚设计成“行”输入端口,检测按键开关的闭合。通常,没有按键按下时,每个按键上都没有电压。一旦某个按键按下,键盘控制器开始扫描所有的按键。扫描动作通过逐渐升高“列”电压的同时,来轮询监测每“行”的输入电平。一个8*8的开关矩阵可经过64个时钟周期完成一遍扫描。时钟频率的范围可以设定在几十KHz到几MHz之间,“列”输出电平在系统的逻辑高和逻辑低之间切换。依据键盘控制器的供电电压,逻辑高电平可以从1.8V到3.3V变化。  

 

  因为“列”扫描信号的突然上升和下降造成的电磁辐射可能会影响EMI测试,尤其是那些基带处理器GPIO与键盘之间有较长布线的设计。通常,在“列”输出端口需要EMI滤波器件来降低EMI辐射。EMI滤波器可以是一级RC滤波或者二级CRC低通滤波(见图2a和2b)。EMI滤波可以使用分立的无源器件,也可使用小尺寸TDFN/CSP封装的EMI滤波器。这显然会增加成本并占用空间。

  低EMI (无源扫描)

  Maxim的键盘控制器,如MAX7347、MAX7348、MAX7359和MAX7360采用一种独特的无源扫描方式,利用电流源驱动开关矩阵,并通过检测电流来检测按键动作。图3说明了无源按键扫描的工作原理。一旦按下一个按键,控制器便开始扫描所有按键。扫描时,在所有“列”端口施加电压约为0.5V的恒流源,控制器监测流过依次使能的每“行”电流。因为每一时刻只有一“列”检测到电流流过,所以,对于一个8*8开关矩阵,这种无源扫描方式也需要经过64个时钟周期完成扫描。在按键扫描期间,所有“列”电压都是静态的0.5V (有按键按下的列除外),在其对应的“行”端口处于扫描期间,该“列”电压降低到0V。  



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