一種採用擴展i/o方式的手機全鍵盤的製作方法

2023-05-17 12:37:31

專利名稱：一種採用擴展i/o方式的手機全鍵盤的製作方法
技術領域：
本實用發明涉及電子設備技術領域，尤其涉及一種通過擴展I/O增加行與列，通過I2C通信協議、中斷、掃描算法及映射關係等實現長按，短按及重複按鍵的手機全鍵盤。
背景技術：
隨著移動通信的不斷發展，新功能的設計已成為手機廠商提高自身市場競爭力的強有力手段，同時手機操作的便捷性日漸成為衡量手機的重要指標。近期，一種帶有全鍵盤功能的手機受到了廣大用戶的青睞。全鍵盤的最早應用是加拿大RIM公司設計的黑莓手機。全鍵盤又稱全功能鍵盤，其按鍵分布與PC機鍵盤基本相同，主要包括沈個英文字母、數字鍵、方向控制鍵、回車鍵、Ctrl、Alt及符號鍵等，完全可以實現PC機鍵盤的功能，方便用戶快速的輸入操作。因此目前越來越多的手機廠商將全鍵盤作為設計理念，推出了很多帶有全鍵盤的手機產品。而這些產品的價格一般較高，因為其主 cpu晶片一般為中高檔才能滿足全鍵盤矩陣的行和列的需求，以MTK平臺為例，MTK6235及其以上才支持全鍵盤功能。而對於低端的，如MTK6223D，mtk6225等GPIO 口極其有限，無法滿足低端市場的全鍵盤功能需求。針對低端市場，目前市面上設計主要採用兩種方案一種採用ADC模擬I/O 口滿足 CPU晶片的行列接口的不足，但這種方法比較耗電；一種採用外接全鍵盤控制器，這樣成本較高。

發明內容
針對已有技術存在的不足，本發明的目的在於解決上述問題，並消除上述缺點，在低端平臺上，如MTK6223D上，採用低成本的多功能I/O擴展IC，如SN7325，滿足全鍵盤矩陣的行和列的需求，通過I2C通信協議，中斷，掃描算法，定時器等實現長按，短按，重複按鍵等的全鍵盤。本發明的發明目的是通過如下技術方案實現的一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，包括按鍵中斷的處理，全鍵盤的硬體鍵位與虛擬鍵值的映射，按鍵彈起的檢測與處理，長按鍵、短按鍵、重複按鍵的處理，所述的手機的基帶晶片如MTK6223D通過I2C通信協議與I/O擴展晶片SN7325進行通信，獲取鍵值；通過映射關係使鍵值與硬體的行列矩陣值一一對應；通過定時器控制長按，短按及重複按鍵寸。按鍵是採用外部中斷的方式觸發的，其優先級很高，中斷到來時會打斷所有任務的運行。如果在中斷中有太多操作就會影響任務的正常運行，如在播放器中播放音樂時， 按鍵則會產生咔咔暫停聲。為避免此類問題，在按鍵中斷服務函數中，只需產生一個按鍵事件傳給任務，然後在任務中檢測到該事件後再進行鍵值的讀取與處理。按下鍵時，SN7325的中斷腳EINTl的電平由高變低。為防止機械的抖動即按鍵未按到按下的臨界區產生的電平不穩定現象，可以通過軟體或硬體去除抖動，硬體去抖需增加去抖電路的設計，提高了成本，因此本方案採用軟體防抖即當有低電平出現時延時10到 200ms。未有按鍵時，所有的列即SN7325的PP均置為低電平，所有的行即OD置為高電平， 按鍵設在行列交叉點上，按下鍵時，則對應的行被列拉為低電平，按鍵彈起時，則為高電平。本方案擴展按鍵有51個，因此需要7*8的矩陣即對應SN7325的PPO PP6與 ODO 0D7。CPU通過I2C讀取SN7325寄存器的值，首先從PPO即0列開始，依次掃描DDO DD7即行，掃描行的輸入並讀取其電平值，而SN7325對於彈起的鍵，其值均為高電平無法區分。採用j (行)*7+i (列)即從第0行開始標識為0 6，第1行則為7 13，依次則第7 行標誌為49 55，可實現硬體行列矩陣與軟體虛擬鍵值表的映射關係。為了方便檢測按鍵按下與彈起的狀態，進行如下的轉換將對應的51個鍵分別對應51個二進位位，0 31位保存在變量a中，初始鍵值a0置為Oxffffffff ；32 51位保存在變量b中，初始鍵值bO置為Oxffffffff。假如掃描PPl列時0D3行有輸入，則表示j*7+i即標誌位22為低電平其餘位為高電平，鍵值a為Oxffbfffff，該鍵彈起時相應的標誌位為高電平鍵值為Oxffffffff ； 假如PP2列0D5行有輸入則j*7+i-32即標誌位5為低電平其餘位為高電平即鍵值b為 Oxffffffef，該鍵彈起時相應的位為高電平，鍵值為Oxffffffff，因此區分不同的鍵彈起只需與按下的鍵的標識位的電平值進行比較即可。當鍵按下時讀取鍵值，會取當前鍵值與初始鍵值相對應的標誌位的電平值進行比較，若不同則判斷該標識位是否輸出為低電平，若為低電平則表示鍵按下；若為高電平則表示鍵彈起，再將當前鍵值賦給初始值，並將按鍵相關信息，如按下或彈起的狀態，虛擬的按鍵值壓入到buffer空間，然後發送按鍵消息處理的命令給UEM層。UEM層接收到該命令後， 通過特定的接口讀取buffer中的按鍵事件的相關信息，直至讀取完畢，UEM層才能再響應下一個命令。如果按鍵事件超過2S則認為是長按鍵，當鍵按下時，在task中會啟動一個長按鍵的定時器，當2S後就會超時上報長按鍵的相關消息，同時開啟一個重複按鍵的定時器，IS 認為是一個重複按鍵事件，IS時間到會上報一個重複按鍵事件給UEM層進行處理。當檢測到按鍵彈起時，會關掉相應的定時器。本發明有如下的有益效果電路簡單，成本低廉，在擴展電路不使用時會進入省電模式，並且靈活的處理了按鍵中斷對正在運行的任務的影響，通過簡單的映射關係實現了硬體行列矩陣與軟體虛擬鍵值的對應，採用巧妙的轉換關係實現了按鍵彈起時的檢測與處理。


圖1是本發明手機全鍵盤面板示意圖；圖2是本發明手機全鍵盤接口的示意圖；圖3是本發明手機全鍵盤矩陣的硬體鍵位示意圖；圖4是本發明手機的全鍵盤硬體鍵位與虛擬鍵值映射關係示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明是如何實現的圖2示出了 mtli6223D與多功能I/O擴展晶片SN7325連接實現7*8全鍵盤矩陣的簡單示意圖，按鍵處於行與列交叉處，當鍵按下時，行OD的電平由列PP決定。圖1示出了全鍵盤面板的定義，此外還有三個側鍵分別用來調節音量大小和實現 camera 5 會巨。圖3示出了本發明全鍵盤矩陣的硬體鍵位示意圖。當鍵按下時，映射關係對應輸出值為j (行)*7+i (列)，同時可以在task按鍵的處理中讀出其行和列的值。若按圖3中全鍵盤面板最上面左邊的鍵時，鍵值輸出為47，則該鍵位值標示為S47，對應的行為R0W6， 列為C0L5。這樣依次將所有的鍵分別按下，得到對應的鍵位值，行和列的值。圖4示出了手機的全鍵盤硬體鍵位與虛擬鍵值映射關係，其中位0 51的位置存放的均為虛擬鍵值和對應的硬體鍵位標號。硬體鍵位與虛擬鍵值的對應過程如下根據圖3手機全鍵盤面板定義可知最上面右邊的鍵用做右軟鍵功能，右軟鍵的虛擬鍵值定義為 DEV_SK_R,因此R0W5和C0L5中對應的虛擬鍵值是DEV_SK_R，即鍵位S40對應虛擬鍵值DEV_ SK_R。根據圖3鍵盤面板的定義與鍵位的行列值，可以將虛擬鍵值與硬體鍵位一一對應起來。UEM層會將虛擬鍵值傳給應用層，應用層調用相應的函數，實現圖3全鍵盤面板的按鍵功能。以上的實施例描述了一種低端機的全鍵盤，將這種低成本的全鍵盤功能置於低端機中，使低端機的輸入變得更加快速，靈活，方便，增強了低端機的市場競爭力。下面從用戶使用的角度說明本發明的效果(1)在播放器中播放MP3時或播放FM時，進行按鍵操作不會對其執行的任務造成幹擾。(2)可以進行長按，短按，組合按鍵及重複按鍵等的操作，都可以實現。上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用的，本領域普通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發明的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求
1.一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，包括按鍵中斷的處理，全鍵盤的硬體鍵位與虛擬鍵值的映射，按鍵彈起的檢測與處理，長按鍵、短按鍵、重複按鍵的處理，其特徵在於 所述的在按鍵中斷中只做set事件的動作，按鍵的處理通過task來完成，避免了按鍵中斷對其他正在運行的task造成幹擾。
2.根據權利要求1所述的一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，其特徵在於所述的按鍵時，通過制定的j (行)*7+i (列)即從第0行開始標識為0 6，第1行則為7 13， 依次則第7行標誌為49 55映射關係輸出對應的行、列及硬體鍵位值，根據手機全鍵盤面板的定義將虛擬鍵值與硬體鍵位一一對應。
3.根據權利要求1所述的一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，其特徵在於所述的由於擴展I/O晶片SN7325對於彈起的按鍵不能區分其鍵位，因此將51個按鍵分布映射到 51個二進位位，0 31位保存在變量a中，初始鍵值a0置為Oxffffffff ；32 51位保存在變量b中，初始鍵值b0置為Oxffffffff，假如掃描PPl列時0D3行有輸入，則表示j*7+i 即標誌位22為低電平其餘位為高電平，鍵值a為Oxffbfffff，該鍵彈起時相應的標誌位為高電平鍵值為Oxffffffff ；假如PP2列0D5行有輸入則j*7+i-32即標誌位5為低電平其餘位為高電平即鍵值b為Oxffffffef，該鍵彈起時相應的位為高電平，鍵值為Oxffffffff， 因此，區分不同的鍵彈起只需與按下的鍵的標識位的電平值進行比較。
4.根據權利要求1所述的一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，其特徵在於所述的遵守鍵按下與彈起一一對應的原則，進行上次按鍵值與本次按鍵值標識位的比較進行按鍵消息的傳送，對於長按鍵和重複按鍵則通過定時器來區分，並上傳不同的按鍵消息給UEM 層處理。
全文摘要
本發明公開了一種採用擴展I/O方式的手機全鍵盤，所述的手機的CPU通過I2C，中斷與SN7325實現通信，讀取鍵值，通過中斷的處理避免了按鍵時對正在運行的任務造成影響，通過簡單的映射關係實現硬體鍵位與虛擬鍵值的對應，通過掃描算法，鍵值的轉換，定時器實現長按，短按，重複按鍵的功能。本發明具有實現簡單，省電，成本低廉，操作方便靈活，增強了低端機的市場競爭力。
文檔編號H04M1/23GK102299985SQ20101021186
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者李會豔 申請人:上海三旗通信科技有限公司