[发明专利]一种基于MCU和CPLD的主从式键盘控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型键盘控制器，尤其涉及一种基于MCU和CPLD设计的可自由开发、拓展、拆分的主从式键盘控制器。

背景技术

在操作设备运行中,键盘是实现人机交互常用的设备。键盘由按键、背光灯以及主控制器等组成。现有键盘由于受到控制器IO资源限制，都采用行列式矩阵键盘设计，多个按键共用有限的IO资源，采用软件扫描查询的方式，用来判断按键被按下或是释放。

现有键盘都是一个主控，在计算机设备使用的键盘中一般采用MCU作为主控，在示波器、信号源等测试测量设备中有的键盘采用CPLD器件作为控制器。单个MCU或者CPLD作为主控在矩阵键盘扫描以及按键消抖过程中非常消耗资源，控制器在完成按键检测后必须完成编码、解码功能，通过USB HID协议和PS2协议传输给操作设备。在实现复杂的键盘控制以及绚丽的背光控制时出现按键延时等。

现有控制器功能单一，无法实现自由灵活的拓展、拆分键盘和更改键盘控制器的功能。

综上所述，现有键盘控制器灵活性不足，功能单一，尤其在用户需要更改、添加某些特定功能时缺点更为明显。矩阵键盘式设计消耗了MCU大量资源，限制了用户复杂多样的设计要求。主控没有模块化，不能灵活更改电路方案，不能灵活应用添加新的功能。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种基于CPLD器件的主从式的模块化键盘控制器，以满足不同用户的设计需求。

所述键盘控制器包括一个主控制器和至少一个从控制器（可以根据需求选择从控制器数量）。

所述主控制器与从控制器之间通过总线进行数据传输。

所述总线包括并行总线和串行总线两种方案。

所述并行总线包括数据总线、地址总线和控制总线传输数据。数据总线用于主从控制器传输数据，地址总线用于选择从机地址，控制总线用于控制从机读写状态。

所述串行总线包括时钟线、主机发送从机接收数据线、主机接收从机发送数据线和使能控制线。

所述主控制器基于MCU开发，负责控制从机输出IO的输出状态（控制LED灯光、声音等），同时主控制器向从控制器获取按键等数据，在经过解码转换成符合操作设备要求的编码后，利用PS2和USB协议与操作设备实现交互。

所述主控制器至少包括一个与操作设备通讯的接口（如USB、PS2、蓝牙、无线等）。主控制器的程序可以通过USB接口在线更新，或者通过专用下载器进行更新，以实现不同的功能。

所述从控制器基于CPLD器件开发，从控制器包括通信模块、按键信息输入模块、LED灯输出控制模块、消抖模块。

所述通讯模块用于完成于主控制器的通讯，从控制器将处理后的按键信息发送给主控制器，主控制器将LED等输出控制信号发送给从控制器。

所述消抖模块，负责检测到按键触发后，经过消抖处理，滤除误操作，保证检测的准确性。

所述从控制器可以拓展独立键盘，每个按键使用一个IO口，每个按键相互独立，不会出现干扰。

所述独立键盘，预留多余的接口，可以灵活选择接入新的按键或者其他输入信号，并且不会影响原有按键输入信号。

所述从控制器可以拓展LED控制器或者独立LED，根据主控制器的不同控制信号，可以实现复杂多样的灯控效果。

本发明提供一种灵活应用的键盘控制器，利用主从式设计完成不同的分工，提高了处理速度，为不同的设计人员提供了成本低廉、结构简单、灵活、拓展拆分方便以及具有极高DIY特性的键盘控制器。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

图1是现有技术常用键盘电路结构原理框图。

图2是本发明键盘电路结构原理框图。

图3是本发明主从通讯串行时序示意图。

图4是本发明主从通讯并行时序示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意图用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图2是本发明的系统结构原理框图，包括主控制器101，总线111，从控制器102以及预留的从控制器103等。

主控制器101基于MCU器件开发，包括与操作设备进行交互的通信模块USB HID模块106、PS2模块107、蓝牙无线模块108，解码、编程控制器109，主从通信模块110等。