×键盘控制实验

7．8　5×4键盘控制实验

7．8．1　实验目的

（1）通过实验掌握键盘控制与设计方法．

（2）熟练编写ARM核处理器S3C2410X中断处理程序．

7．8．2　实验设备

（1）硬件：Embest EduKit－Ⅲ实验平台，ULINK USB－JTAG仿真器套件，PC．

（2）软件：μVision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98／2000／NT／XP．

7．8．3　实验内容

（1）使用实验板上5×4用户键盘，编写程序接收键盘中断．

（2）通过IIC总线读入键值，并将读到的键值发送到串口．

7．8．4　实验原理

（1）常规键盘电路设计原理．

用户设计行列键盘接口，一般常采用三种方法读取键值．一种是中断式，另两种是扫描法和反转法．

①中断式．

在键盘按下时产生一个外部中断通知CPU，并由中断处理程序通过不同的地址读取数据线上的状态，判断哪个按键被按下．本实验采用中断方式实现用户键盘接口．

②扫描法．

对键盘上的某一行发送低电平，其他为高电平，然后读取列值，若列值中有一位是低，表明该行与低电平对应列的键被按下；否则扫描下一行．

③反转法．

先将所有行扫描线输出低电平，读列值，若列值有一位是低，表明有键按下；接着所有列扫描线输出低电平，再读行值．根据读到的值组合就可以查表得到键码．

（2）使用ZLG7290的键盘电路设计原理．

①ZLG7290的特点．

a．IIC串行接口，提供键盘中断信号，方便与处理器接口；

b．可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键；

c．可控扫描位数，可控制任一数码管闪烁；

d．提供数据译码和循环、移位、段寻址等控制；

e．8个功能键，可检测任一键的连击次数；

f．无需外接元件即直接驱动LED，可扩展驱动电流和驱动电压；

g．提供工业级器件，多种封装形式PDIP24，SO24．

②ZLG7290的引脚说明．

采用24引脚封装，引脚图如下所示．

③ZLG7290的寄存器说明．

系统寄存器（SystemReg）：地址00H，复位值11110000B．系统寄存器保存ZLG7290的系统状态，并可对系统运行状态进行配置．

KeyAvi（SystemReg．0）：置1时表示有效的按键动作（普通键的单击、连击和功能键状态变化），／INT引脚信号有效变为低电平．清0表示无按键动作．／INT引脚信号无效变为高阻态．有效的按键动作消失后或读Key后KeyAvi位自动清0．

键值寄存器（Key）：地址01H，复位值00H．Key表示被压按键的键值．当Key＝0时，表示没有键被压按．

连击次数计数器（RepeatCnt）：地址02H，复位值00H．RepeatCnt＝0时，表示单击键．RepeatCnt大于0时，表示键的连击次数．RepeatCnt用于区别出单击键或连击键，判断连击次数可以检测被按时间．

图7－30　ZLG7290引脚图

功能键寄存器（FunctionKey）：地址03H，复位值0FFH．FunctionKey对应位的值＝0表示对应功能键被压按（FunctionKey．7～FunctionKey．0对应S64～S57）．

命令缓冲区（CmdBuf0～CmdBuf1）：地址07H～08H，复位值00H～00H．用于传输指令．

闪烁控制寄存器（FlashOnOff）：地址0CH，复位值0111B／0111B．高4位表示闪烁时亮的时间，低4位表示闪烁时灭的时间，改变其值的同时也改变了闪烁频率，也能改变亮和灭的占空比．FlashOnOff的1个单位相当于150～250ms（亮和灭的时间范围为：1～16，0000B相当1个时间单位），所有像素的闪烁频率和占空比相同．

扫描位数寄存器（ScanNum）：地址0DH，复位值7．用于控制最大的扫描显示位数（有效范围为0～7，对应的显示位数为：1～8），减少扫描位数可提高每位显示扫描时间的占空比，以提高LED亮度．不扫描显示的显示缓存寄存器则保持不变．如ScanNum＝3时，只显示DpRam0～DpRam3的内容．

显示缓存寄存器（DpRam0～DpRam7）：地址10H～17H，复位值00H～00H．缓存中位置1表示该像素亮，DpRam7～DpRam0的显示内容对应Dig7～Dig0引脚．

④ZLG7290的通信接口．

ZLG7290的IIC接口传输速率可达32kbit／s，容易与处理器接口通信，并提供键盘中断信号，提高主处理器时间效率．ZLG7290的从地址slave address为70H（01110000B）．我们从它的键值寄存器（01H）中读取按键值（ucChar用于保存读到的键值）：

iic＿read（0x70，0x1，＆ucChar）；

有效的按键动作都会令系统寄存器（SystemReg）的KeyAvi位置1，／INT引脚信号有效（变为低电平）．用户的键盘处理程序可由／INT引脚低电平中断触发，以提高程序效率；也可以不采样／INT引脚信号节省系统的I／O数，而轮询系统寄存器的KeyAvi位．要注意读键值寄存器会令KeyAvi位清0，并会令／INT引脚信号无效．为确保某个有效的按键动作所有参数寄存器的同步性，建议利用IIC通信的自动增址功能连续读RepeatCnt、FunctionKey和Key寄存器，但用户无需太担心寄存器的同步性问题，因为键参数寄存器变化速度较缓慢（典型250ms，最快9ms）．

ZLG7290内可通过IIC总线访问的寄存器地址范围为：00H～17H，任一寄存器都可按字节直接读写，也可以通过命令接口间接读写或按位读写，请参考ZLG7290芯片手册．ZLG7290支持自动增址功能（访问一寄存器后寄存器子地址自动加1）和地址翻转功能（访问最后一寄存器后寄存器子地址翻转为00H）．ZLG7290的控制和状态查询全部都是通过读／写寄存器实现的，用户只需像读写24C02内的单元一样即可实现对ZLG7290的控制，关于IIC总线访问的细节请参考IIC总线规范．

7．8．5　实验设计

（1）键盘硬件电路设计．

①键盘连接电路．

键盘连接电路如图7－31所示．

图7－31　5×4键盘连接电路

②键盘控制电路．

键盘控制电路使用芯片ZLG7290控制，如图7－32．对应下图中的14引脚KEY＿INT捕捉由键盘按下产生的中断触发信号．

图7－32　5×4键盘控制电路

③工作过程．

键盘动作由芯片ZLG7290检测，当键盘按下时，芯片检测到后在INT引脚产生中断触发电平通知处理器，处理器通过IIC总线读取芯片ZLG7290键值寄存器（01H）中保存的键值．

7．8．6　实验操作步骤

（1）准备实验环境．

使用ULINK USB－JTAG仿真器连接到目标板上．使用Embest EduKit－Ⅲ实验板附带的串口线，连接实验板上的UART0和PC机的串口．

（2）串口接收设置．

在PC上运行Windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制），或者使用其他串口通信程序．

（3）打开实验例程

①拷贝实验平台附带光盘CD1＼CD1＿Basic＿070615＼Software文件夹到RealView MDK软件的安装目录的Keil＼ARM＼Boards＼Embest＼目录下（如果已经拷贝，可跳过此步骤）．

②使用μVision IDE for ARM通过ULINK USB－JTAG仿真器连接实验板，打开实验例程目录5．2＿keyboard＿test子目录下的keyboard＿test．Uv2例程，编译链接工程成功．

③根据ReadMe目录下的ReadMeCommon．txt及readme．txt文件配置集成开发环境（工程默认已经配置正确），点击工具栏“”，在Option for Target对话框的Linker页中选择RuninRAM．sct分散加载文件，点击MDK的Debug菜单，选择Start／Stop Debug Session项或点击工具栏“”，下载工程生成的．axf文件到目标板的RAM中调试运行．

④如果需要将程序烧写固化到Flash中，仅需要更改分散加载文件即可（须慎用，这一步的操作将会破坏Flash中原有固化程序，建议实验中不操作）．在Option for Target对话框的Linker页中选择RuninFlash．sct分散加载文件，重新编译工程，点击MDK的Flash菜单，选择Download烧写调试代码到目标系统的Nor Flash中，重启实验板，实验板将会运行烧写到Nor Flash中的代码．

⑤点击Debug菜单的Go或F5键运行程序．

（4）观察实验结果．

①在PC上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：

Boot success…

Keyboard Test Example

②用户可以按下实验系统的5×4键盘，在超级终端上观察结果．

7．8．7　实验参考程序及流程图

图7－33　键盘控制实验流程图

代码

（1）键盘控制初始化．

（2）中断服务程序．

7．8．8　练习题

1．编写程序实现一个简单的计算器，包括加减乘除功能，并能将结果显示在数码管上．

2．编写程序实现双键同时按下时键盘的检测及处理程序．