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专用键盘接口芯片的一种CPLD实现方案

作者:时间:2012-04-14来源:网络收藏
在单片机应用系统中,存在多种形式的外部数据输入接口界面,例如RS-232C串行通信、键盘输入等[1,4]。其中利用输入数据,是实现现象实时调试、数据调整和控制最常用的方法。单片机的外围键盘扩展电路有多种实现方式,例如直接利用I/O接口线或外接8255A接口芯片,配合适当的接口管理程序,就可以实现外围键盘扩展功能。但是,在这些方法中,键盘扩展电路需要占用单片机的资源对按键进行监控和处理,这对要求高实时性处理的单片机系统是不实现的。为了解决这一问题,可以使用专用芯片(例如Intel8279)[2]来组建键盘子系统。而且,这类专用芯片在使用灵活性方面尚有欠缺,尤其当用户需要实现某些特定功能时,其缺点更为明显。针对上述问题,本文提出一种利用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,)设计技术[3]实现专用键盘接口芯片的方案。

1 系统原理



图1是单片机系统中键盘子系统的构成原理框图。其中键盘接口芯片KB-CORE是该子系统的核心部分,它应具备如下功能:第一,产生按键扫描时序,并进行硬件去抖动。如果直按键按下,实现按键编码、中断处理等功能。第二,可以区分处理数字键和功能键。数字键钭由接口芯片暂存,而当功能键被按下时申请CPU中断处理;对多个按键同时按下,按一定的编码优先级处理。第三,提供与MCS-51系列单片机兼容的接口,单片机可以读取芯片中保存的数据或功能代码。第四,提供数据显示接口,可以直接驱动4位七段LED数码管,并进行动态扫描显示。

按键根据键盘子系统的服务对象拟设置子数字键(0~9)、功能键(ROW、COL、DAT)、清零键(CLR)共14个,排成4×4的矩阵,有两个未定义。

2 专用键盘接口芯片功能结构设计

根据上述专用键盘芯片KB-CORE的功能要求,图2示出本芯片内部应有的结构框图。

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