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(多图) 智能手机键盘控制器的实现方法介绍与比较

/?? 2013年12月11日 ?? 收藏0
简介

智能手机的大脑是基带处理器(Baseband),内置微型处理器和专用信号处理电路。依靠基带控制器的先进设计,通用输入/输出口(GPIO)可用来实现按键开关功能。

目前,专用键盘控制器IC已广泛用于智能手机。这些专用键盘控制器之所以排上用场,原因在于基带芯片的GPIO资源非常有限。比如,有时为了节约成本,用户将本来用于功能电话的基带芯片应用到了智能手机的设计;有时则是为了减少基带控制器与键盘之间的连接线数量,特别是对于滑盖手机,基带处理器和键盘分布在不同的PCB上。键盘控制器通常由I2C总线或SPI总线连接到基带处理器。

键盘控制器的功能可用现有的GPIO芯片或使用传统的按键扫描微型单片机实现。一些专有的键盘控制器也采用传统的按键扫描方式。这篇应用笔记则对传统的按键扫描和低EMI按键扫描方案进行了比较,并列举了省去EMI滤波器件带来的益处。

传统的按键扫描方案

图1所示是传统的按键扫描方案,基带处理器的GPIO键盘控制或某些专用的键盘控制器都采取了这个方式。有些GPIO引脚设计成“列”输出端口,驱动开关矩阵;有些GPIO引脚设计成“行”输入端口,检测按键开关的闭合。通常,没有按键按下时,每个按键上都没有电压。一旦某个按键按下,键盘控制器开始扫描所有的按键。扫描动作通过逐渐升高“列”电压的同时,来轮询监测每“行”的输入电平。一个8x8的开关矩阵可经过64个时钟周期完成一遍扫描。时钟频率的范围可以设定在几十kHz到几MHz之间,“列”输出电平在系统的逻辑高和逻辑低之间切换。依据键盘控制器的供电电压,逻辑高电平可以从1.8V到3.3V变化。

因为“列”扫描信号的突然上升和下降造成的电磁辐射可能会影响EMI测试,尤其是那些基带处理器GPIO与键盘之间有较长布线的设计。通常,在“列”输出端口需要EMI滤波器件来降低EMI辐射。EMI滤波器可以是一级RC滤波或者二级CRC低通滤波(见图2a和2b)。EMI滤波可以使用分立的无源器件,也可使用小尺寸TDFN/CSP封装的EMI滤波器。这显然会增加成本并占用空间。


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