[发明专利]一种键盘、键盘控制方法及采用该键盘的信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及信息输入装置，尤其涉及一种键盘、键盘控制方法及采用该键盘的信号发生器。

背景技术

在电子设备中，键盘是实现人机交互最常用的设备。消费电子中的键盘大都由按键组成；测试测量设备中，除了按键还包括旋钮，例如示波器、信号源等。为了得知使用者是如何操作按键、旋钮的，键盘必须有对应的扫描控制装置。用于键盘扫描控制的现有技术中，主要有采用专用键盘控制芯片或软件扫描查询方式，以及时下较为流行的CPLD(Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件)控制方式。CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，具有灵活性好、成本低的优点，所以广为应用。现有技术中有一种基于CPLD器件的键盘电路及其扫描控制方法，键盘电路包含三个部分：矩阵式键盘、CPLD器件担任的键盘控制器、处理器，其具体结构原理框图如图1所示，工作原理如下：

矩阵式键盘，总共5行11列，最多支持55个按键；11个列扫描信号由CPLD发出，反映是否有键按下的5个行状态信号送给CPLD。

键盘控制器采用CPLD器件，实现列扫描、消抖、按键编码和产生中断的功能。其工作流程为：以1KHz时钟控制的顺序低电平脉冲逐列扫描键盘→检测到有键按下则暂停10毫秒以消抖→将56个按键状态用6比特的编码表示→产生中断。

处理器，收到中断后从键盘控制器中读取按键编码。

该现有技术还存在如下不足之处：

与处理器的并行数据接口过多。经过按键编码后，5行11列的键盘用6个比特表示，即处理器与CPLD之间有6位并行数据接口；很多电子设备的键盘很大，行、列更多，这就需要更多比特的数据接口。由此，过多的并行数据接口不仅占用更多的CPLD和处理器的IO资源；而且通常键盘与处理器所在的主板之间距离较远，过多的数据接口连线会造成不易解决的信号完整性问题；

按键编码耗用CPLD资源较多。按键编码就是将56个按键状态用6比特的编码表示，这种较大规模的组合逻辑编码功能会耗用很多的CPLD逻辑资源，当键盘行、列更多时所耗用的资源会成倍增加，而CPLD的逻辑资源通常都不多，逻辑资源相对多一点的CPLD器件的价格又很高；

另一方面，55个按键只有56个按键状态，是因为该现有技术只考虑了每次只有一个按键按下或者全部没有按下的情况。换言之，该现有技术不支持多个按键同时按下。

另外，该现有技术的键盘控制方案是针对按键的，没有提供旋钮的控制方法。按键和旋钮的工作原理是不同的：按键只有一个输出，“通”、“断”两种状态；旋钮有两个触点，也就有两个输出、四种状态：“00”、“01”、“11”、“10”；四种状态的不同切换顺序表示“正转”、“反转”；旋钮的机械振动比按键的手工操作要快得多，要求扫描周期要快一点。而该现有技术的扫描周期为11毫秒，当有按键按下时为了消抖还要等待10毫秒，过长的扫描周期可能会错过按钮的动作。

综上所述，现有技术采用专用键盘接口芯片作为键盘控制器的方案在使用灵活性方面有欠缺，尤其当用户需要实现某些特定功能时，其缺点更为明显。软件扫描查询方式的主要缺点是需要占用处理器的资源对按键进行监控和处理，这对要求高实时性处理的系统是一个很大的负担。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种具有旋钮扫描功能的键盘，以克服现有技术方案的种种不足，尤其是键盘不具有旋钮功能的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种键盘，该键盘包括键盘控制器，处理器以及矩阵式键盘模块，所述键盘控制器分别与所述处理器和矩阵式键盘模块相连接，该键盘控制器采用CPLD器件，包括分频模块、间隔扫描模块、消抖模块、判断模块和通信接口模块，其中，判断模块接收消抖模块传送的行状态信号，判断该行状态信号键值信息与前一次相比有改变后，将改变的键值信息传送给通信接口模块；所述通信接口模块接收到判断模块传送的键值后，将键值信息以串行帧方式发送给所述处理器。

所述通信接口模块通过串行方式与所述处理器相连接。

所述通信接口模块与所述处理器相连接的连接线包括时钟线、帧脉冲线和数据线。