智能手機(jī)鍵盤(pán)控制器的實(shí)現(xiàn)方法介紹與比較

簡(jiǎn)介

智能手機(jī)的大腦是基帶處理器（Baseband），內(nèi)置微型處理器和專用信號(hào)處理電路。依靠基帶控制器的先進(jìn)設(shè)計(jì)，通用輸入/輸出口（GPIO）可用來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵開(kāi)關(guān)功能。

目前，專用鍵盤(pán)控制器IC已廣泛用于智能手機(jī)。這些專用鍵盤(pán)控制器之所以排上用場(chǎng)，原因在于基帶芯片的GPIO資源非常有限。比如，有時(shí)為了節(jié)約成本，用戶將本來(lái)用于功能電話的基帶芯片應(yīng)用到了智能手機(jī)的設(shè)計(jì)；有時(shí)則是為了減少基帶控制器與鍵盤(pán)之間的連接線數(shù)量，特別是對(duì)于滑蓋手機(jī)，基帶處理器和鍵盤(pán)分布在不同的PCB上。鍵盤(pán)控制器通常由I2C總線或SPI總線連接到基帶處理器。

鍵盤(pán)控制器的功能可用現(xiàn)有的GPIO芯片或使用傳統(tǒng)的按鍵掃描微型單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。一些專有的鍵盤(pán)控制器也采用傳統(tǒng)的按鍵掃描方式。這篇應(yīng)用筆記則對(duì)傳統(tǒng)的按鍵掃描和低EMI按鍵掃描方案進(jìn)行了比較，并列舉了省去EMI濾波器件帶來(lái)的益處。

傳統(tǒng)的按鍵掃描方案

圖1所示是傳統(tǒng)的按鍵掃描方案，基帶處理器的GPIO鍵盤(pán)控制或某些專用的鍵盤(pán)控制器都采取了這個(gè)方式。有些GPIO引腳設(shè)計(jì)成“列”輸出端口，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)矩陣；有些GPIO引腳設(shè)計(jì)成“行”輸入端口，檢測(cè)按鍵開(kāi)關(guān)的閉合。通常，沒(méi)有按鍵按下時(shí)，每個(gè)按鍵上都沒(méi)有電壓。一旦某個(gè)按鍵按下，鍵盤(pán)控制器開(kāi)始掃描所有的按鍵。掃描動(dòng)作通過(guò)逐漸升高“列”電壓的同時(shí)，來(lái)輪詢監(jiān)測(cè)每“行”的輸入電平。一個(gè)8 x 8的開(kāi)關(guān)矩陣可經(jīng)過(guò)64個(gè)時(shí)鐘周期完成一遍掃描。時(shí)鐘頻率的范圍可以設(shè)定在幾十kHz到幾MHz之間，“列”輸出電平在系統(tǒng)的邏輯高和邏輯低之間切換。依據(jù)鍵盤(pán)控制器的供電電壓，邏輯高電平可以從1.8V到3.3V變化。



圖1.傳統(tǒng)鍵盤(pán)掃描電路。

因?yàn)椤傲小睊呙栊盘?hào)的突然上升和下降造成的電磁輻射可能會(huì)影響EMI測(cè)試，尤其是那些基帶處理器GPIO與鍵盤(pán)之間有較長(zhǎng)布線的設(shè)計(jì)。通常，在“列”輸出端口需要EMI濾波器件來(lái)降低EMI輻射。EMI濾波器可以是一級(jí)RC濾波或者二級(jí)CRC低通濾波（見(jiàn)圖2a和2b）。EMI濾波可以使用分立的無(wú)源器件，也可使用小尺寸TDFN/CSP封裝的EMI濾波器。這顯然會(huì)增加成本并占用空間。