摘要：介紹了一種采用DM642和CPLD相配合的擴(kuò)展鍵盤方法。CPLD管理鍵盤電路中的芯片邏輯，DM642的外部中斷監(jiān)控按鍵的狀態(tài)。簡單闡述了鍵盤的分類，給出系統(tǒng)的硬件電路原理圖，在CCS軟件中調(diào)試程序方法。仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)可行，達(dá)到了預(yù)期效果。

　　關(guān)鍵詞：鍵盤;DM642;CPLD;人機(jī)交互

　　引言

　　鍵盤是人機(jī)交互模塊中必備的輸入部分，在目前的嵌入式系統(tǒng)人機(jī)接口中通常采用專用的鍵盤處理芯片ZLG7290設(shè)計(jì)鍵盤。本文在DM642電路系統(tǒng)中使用CPLD提供多路輸入/輸出引腳的方法擴(kuò)展鍵盤。DM642的外部中斷監(jiān)控按鍵的狀態(tài)，CPLD管理鍵盤電路中的芯片邏輯。此外，CPLD(EPM7128AET芯片)共有100個(gè)輸入/輸出引腳，可根據(jù)實(shí)際需要自由擴(kuò)展引腳，實(shí)現(xiàn)靈活，應(yīng)用前景廣闊。

　　1 獨(dú)立式鍵盤和行列掃描式鍵盤

　　1.1 獨(dú)立式鍵盤

　　獨(dú)立式鍵盤是指將每個(gè)按鍵按一對(duì)一的方式直接連接到I/O輸入線上所構(gòu)成的鍵盤。獨(dú)立式鍵盤可以工作在多種方式下：中斷方式、程序查詢方式、定時(shí)查詢發(fā)送和中斷查詢方式。獨(dú)立式鍵盤的缺點(diǎn)是需要占用較多的I/O線。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)中需要的按鍵比較少或I/O線比較富余時(shí)，可以把單個(gè)按鍵與DSP的輸入/輸出引腳直連，采用查詢或中斷方式檢測鍵值。電路如圖1所示，S1～Sn表示n個(gè)按鍵，按鍵的輸入端接地，輸出端與DSP的輸入/輸出引腳P1～Pn相連，并接上拉電阻。DSP可以采用查詢方式檢測鍵值，也可以采用中斷方式監(jiān)控按鍵的狀態(tài)。

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　　1.2 行列掃描式鍵盤

　　行列掃描式鍵盤是行列式鍵盤中最主要的一種，是用n條I/O線作為行線，m條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣，鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是m×n個(gè)。它適合于構(gòu)成按鍵數(shù)目比較多的鍵盤。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高系統(tǒng)中I/O口的利用率。行列掃描式是先使列(行)線全輸出低電平，然后判斷行(列)線狀態(tài)，若行線全為高電平表示無鍵被按下，若行線不全為高電平表示有鍵被按下。然后依次使列線為低電平，再判斷行線狀態(tài)，當(dāng)行線全為高電平時(shí)表示被按下的鍵不在本列，當(dāng)行線不全為高電平時(shí)表示被按下的鍵在本列，把此時(shí)的行線狀態(tài)與列線狀態(tài)和在一起即為被按下的鍵的位置。掃描法對(duì)鍵的識(shí)別采用逐行(列)掃描的方法獲得鍵的位置，當(dāng)被按下的鍵在最后一行時(shí)需要掃描N次(N為行數(shù))，當(dāng)N比較大時(shí)鍵盤工作速度較慢。如圖2所示，該鍵盤為16鍵行列掃描式鍵盤，具有4路輸入引腳Pn～Pi4和4路輸出引腳Po1～Po4配合使用。當(dāng)DSP工作于查詢方式時(shí)，按鍵不需要加上拉或下拉電阻。

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　　2 外部中斷的寄存器式鍵盤

　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　鍵盤系統(tǒng)中CPLD選用EPM7128AET芯片，能提供多路輸入/輸出引腳，輸出邏輯電平為3.3 V，輸入邏輯電平兼容3.3 V和5 V兩種，共100個(gè)輸入/輸出引腳。CPLD在邏輯控制和時(shí)序控制方面具有很多優(yōu)勢，它的內(nèi)部擁有大量的邏輯門，可以在軟件環(huán)境中巧妙地利用這些門電路，對(duì)輸入引腳信號(hào)進(jìn)行各種邏輯組合設(shè)計(jì)，將邏輯組合信號(hào)再提供給輸出引腳。CPLD器件內(nèi)部還提供了大量標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電路模塊，如譯碼電路、地址鎖存電路等，這些電路模塊代替了傳統(tǒng)電路中需要的譯碼芯片、地址鎖存芯片等，不僅為電路板設(shè)計(jì)節(jié)省空間，而且使電路設(shè)計(jì)流程更加靈活和方便。DSP選用TMS320DM642芯片，為了擴(kuò)展DM642的GPIO輸入/輸出引腳而設(shè)計(jì)成16按鍵的鍵盤，CPLD需使用DM642的低8位數(shù)據(jù)總線D[7：0]、地址總線EA[10：3]、EA22和讀寫控制信號(hào)線，CPLD才能在內(nèi)部產(chǎn)生所需的擴(kuò)展寄存器。CPLD豐富的輸入/輸出引腳和大量的邏輯門管理鍵盤系統(tǒng)中的芯片邏輯。如圖3所示，按鍵的16個(gè)輸入端接地，輸出端KEY[1：16]與CPLD芯片的輸人引腳I[1：16]連接，輸出端接上拉電阻，DM642的低8位數(shù)據(jù)總線D[7：0]、地址總線EA[10：3]及EA22與CPLD器件的輸入/輸出引腳I/O[1：18]連接，DM642的RE和WE信號(hào)是寄存器擴(kuò)展用的讀/寫使能信號(hào)，空間片選信號(hào)CE1和地址信號(hào)EA22作為寄存器端口片選信號(hào)，把按鍵狀態(tài)讀端口映射到DM642的CE1空間。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖觸發(fā)信號(hào)，該信號(hào)可以認(rèn)為是一個(gè)外部中斷事件，那么可以通過DM642的外部中斷EXINT4響應(yīng)該中斷事件，而在DM642內(nèi)部EXINT4可以映射為中斷INT4，DM642在INT4對(duì)應(yīng)的中斷函數(shù)中通過數(shù)據(jù)地址總線讀取按鍵的鍵值并進(jìn)行分析。在程序?qū)用妫摪存I的觸發(fā)信號(hào)和程序中INT4的中斷服務(wù)函數(shù)相對(duì)應(yīng)，同時(shí)INT4的中斷服務(wù)函數(shù)與中斷向量表中的中斷編號(hào)聯(lián)系起來。

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