JP4027285B2 - キーパッド装置 - Google Patents

Description

本発明は、キーパッド装置およびその動作方法に係り、特に、キーパッド信号を読出すキーパッド装置および方法に関する。

キーパッド装置の回路設計には、直接形式とマトリクス形式という２つの最も一般的な形式がある。直接形式のキーパッド装置では、キーは、制御装置のGPIO（汎用入出力）ピンに直接接続されており、したがって、制御装置は、キー状態を直接判断する。このような構造は、非常に単純で直接的である。各キーには、特定のGPIOピンが必要なので、多数のキーが必要な場合には多数のGPIOピンが塞がれてしまう。制御装置には限定数のGPIOピンしかないので、全GPIOピンをキーパッド回路に使い果たしてしまうことは賢明ではない。これが、直接形式のキーパッド装置の設計に課された限界である。多数のキーを備える回路設計には、直接形式のキーパッド装置を適用できないことに注意すべきである。さらに、制御装置の入力ピンに割込み機能があるか否かも考慮する必要がある。使用中のピンに割込み機能が無い場合、制御装置は、絶え間なく問合せを行うことによって全ピンの状態を監視し、キーがトリガされたか否かを判断しなければならない。したがって、このキーパッド装置は、制御装置の帯域幅やリソースの大部分を塞いでしまう。

こうして、必要なGPIOピンの数を減らすために、マトリクス形式のキーパッド装置が開発されている。マトリクス形式のキーパッド回路の設計においては、十字ラインがマトリクス状に配線され、全キーがローラインとカラムラインの交点のノードに配置される。キー状態がスキャンされ、制御装置へ報告される。制御装置は、キーパッド装置からなるマトリクスの状態を絶え間なくスキャンしなければならないので、キーパッドマトリクスの動作と連動する特別なアルゴリズムを必要とする。このため、制御装置の電力やリソースがさらに消費される。一方、マトリクス回路のカラム信号およびロー信号を制御装置の入力ピンに伝送しなければならない。キーの数が予め決められていれば、必要なピンの数はあまり減らない。したがって、マトリクス形式のキーパッドは、通常、多くのキーを必要とする場合に使用される。例えば、コンピュータのキーボードに使用できる。

PDA（携帯情報端末）の場合には、機能的要求や製品のサイズを考慮に入れてキー数を設計しなければならない。マトリクス形式の回路設計を採用した場合、必要とされる制御装置のGPIOピンをほんのわずか減らすことができる。また、制御装置は、キーパッドマトリクスの連続的スキャンに、より多くの電力およびシステムリソースを消費するが、このことは、バッテリの持続性が非常に重要であるPDAの場合には受入れ難い。一方、直接形式の回路設計が採用された場合、キーには多数のGPIOピンが必要なので、他の回路に使用できるピンの数が少なくなってしまう。このことは、回路設計をより困難にしてしまう。

したがって、本発明の目的は、必要とされる制御装置のGPIOピン数を減らし、かつ、制御装置の電力およびリソース消費を少なくすることができるキーパッド装置と、その動作方法とを提供することである。

本発明は、並列／直列変換装置と、キーパッドモジュールと、前記並列／直列変換装置およびキーパッドモジュールに結合した制御装置と、を含むキーパッド装置を提供することによって、上述の目的を達成する。キーパッドモジュールのキーは、並列に配置される。キーがトリガされると、制御装置に割込み信号が供給される。制御装置は、割込み信号を受信すると、並列信号を発生するキーパッドモジュールへ駆動電圧を供給する。並列／直列変換装置が、並列信号を読出し、一時的に記憶した後、制御装置は、クロック信号を使用して並列信号を直列に読出すことが可能になる。この結果、キーパッドモジュールの状態が取得可能となる。
本発明の別の目的、特徴、および利点については、好適ではあるが限定的ではない以下の実施の形態の詳細説明から明らかになるだろう。以下では、添付図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるキーパッド装置を示すブロック図である。このキーパッド装置には、並列／直列変換装置12、キーパッドモジュール15、および、例えばPDAのような電気装置に結合して使用される制御装置11が含まれる。キーパッドモジュール15は、多数のキーを含み、その全てが並列に配置され、拡張性および単純性という特徴を有する。キーパッドモジュール15がトリガされる前、制御装置11の入出力ピンKPは入力ピンとして機能し、キーパッドモジュール15がトリガされた後、割込み信号が入出力ピンKPへ供給される。

制御装置11は、割込み信号の受信後、入出力ピンKPの機能を出力ピンへと切換え、駆動電圧を入出力ピンKP経由でキーパッドモジュール15へ供給する。その結果、キーパッドモジュール15は並列信号DPを出力する。次に、制御装置11は、ロード信号LOADを並列／直列変換装置12へ供給し、その結果、並列信号DPが読出され、一時的に記憶される。最後に、制御装置11は、クロック信号CLKを使用して、並列／直列変換装置12の並列信号DPを直列信号DATAへ変換する。こうして、直列信号DATAに従ってキーパッドモジュール15の状態を取得する。次に、開閉信号の読出方法を、図２を参照して説明する。

キーパッドモジュール15がトリガされると、制御装置11は、直ちに割込み信号を認識し（ステップ210）、駆動電圧をキーパッドモジュール15へ供給する。その結果、キーパッドモジュール15は並列信号DPを発生する（ステップ220）。次に、並列信号DPが直列信号DATAへ変換されると、制御装置11は、直列信号DATAに基づいてキーパッドモジュール15の状態を判断する（ステップ230）。ユーザによりキーが押され続けると、制御装置11は、直列信号DATAを読み出し続ける。そうでない場合、入出力ピンKPは入力ピンに戻り、割込み機能が再開される。ステップ210へ戻る（ステップ240）。

次に、キーパッド装置の詳細な構造を示す概略図である図３について説明する。キーパッドモジュール15は、並列に接続された４つのキーA、B、C、およびDを含んでも良い。キーがトリガされる、つまり押下される前は、制御装置11の入出力ピンKPはハイレベル電圧のままであり、入力ピンとして機能する。キーAがトリガされると、入出力ピンKPのハイレベル電圧がローレベル電圧に変化し、割込み信号が生成される。制御装置11が入出力ピンKPから割込み信号を受信すると、入出力ピンKPが出力ピンに切替わり、駆動電圧Vgが入出力ピンKP経由でキーパッドモジュール15へ供給される。

４つのキーのうち、キーAのみが押下されると、キーAのみが抵抗器Rに接続され、入出力ピンKPは閉状態である。一方、キーB、C、およびDは、対応する３つの抵抗器から切断され、入出力ピンKPは開状態である。したがって、キーAと接続する抵抗器Rは、駆動電圧Vgにより駆動され、その結果、ハイ電圧を出力し、他方、他の３つの抵抗器は、ロー電圧を出力し、キーパッドモジュール15は、図１の並列信号DPに相当する“0001”並列信号を発生させる。キーAとCの両方が押下された場合、キーパッドモジュール15は“0101”並列信号を発生させ、すべてのキーが押下された場合、“1111”並列信号を発生させることは明らかである。したがって、並列信号の値によりキーパッドモジュール15の状態を示すことができる。

並列信号が生成されると、制御装置11は、ロード信号LOADを並列／直列変換装置12へ供給し、その結果、並列／直列変換装置12は、並列信号を並列に読出し、これを記憶する。次に、制御装置11は、並列信号が順序正しく出力されて直列信号DATAが生成されるように、クロック信号CLKを並列／直列変換装置12へ供給する必要がある。注目すべきは、本発明による制御装置によれば、並列信号DPが並列／直列変換装置12へ同時並列に供給され、並列信号DPが直列信号DATAへ変換され、順次に出力されることである。ユーザが複数のキーを同時に押した場合でも、キー状態を正しく判断できる。

システムリソース消費を削減する局面については、本発明で採用される割込み信号の生成方法が大きな利点を有する。これは、少なくとも１つのキーが押下されるまで、制御装置がキーパッドモジュールに応答する必要がないためである。キーが押下された時だけ、割込み信号を発生させ、データ入力や認識などの次のジョブを処理する必要性を制御装置に知らせる。つまり、制御装置は、割込み信号を受信するまで、キーパッドモジュールからの出力信号を処理する必要がない。このように、キーボード装置の状態を絶えずスキャンし問合せる必要がないので、システムリソース要求が大いに緩和される。

（実施例２）
図４は、本発明の第２の実施の形態によるキーパッド装置を示すブロック図である。このキーパッド装置には、キーパッドモジュール45、変換回路42、制御回路411、および認識回路415が含まれる。制御回路411および認識回路415はマイクロコントローラ41中に設置されても良い。キーパッドモジュール45のキーが押下されると、キーパッドモジュール45は、ローレベル電圧の割込み信号INTを制御回路411へ出力する。制御回路411は、割込み信号INTを受信すると、ハイレベル電圧の駆動電圧DVを変換回路42に供給し、その結果、変換回路42は、キーパッドモジュール45から並列に生成されたモジュール状態データBDPを受信する。例えば８ビットのような数ビットのデータを含むことができるモジュール状態データBDPは、キーパッドモジュール45のキー状態に相当する。変換回路42がモジュール状態データBDPを受信すると、制御回路411が、クロック信号CLKを変換回路42に供給し、その結果、変換回路42は、クロック信号CLKのタイミングに基づいてモジュール状態データBDPのすべてのキー状態データを直列に出力する。変換回路42から直列に出力されたキー状態データを、キー状態データBDSとする。認識回路415が、キー状態データBDSを受信すると、押下されたキーが、このキー状態データBDSの値に基づいて認識されうる。

本発明のキーパッド装置およびその動作方法には、１．GPIOピンの必要数を減らすことができる、２．スキャニングや問合せなしでキー状態用のシステムリソース消費を節約できる、３．複数のキーが同時に押下された場合に適用できる、という長所がある。

本発明を、例示的に、そして好適な実施の形態に関して説明してきたが、本発明はこれらに限定されないことを理解されたい。本発明は、種々の変更、類似の構成および方法をカバーするものであり、したがって、添付の特許請求の範囲は、すべての種々の変更、類似の構成および方法を包含するように最も広く解釈すべきである。

本発明の第１の実施の形態によるキーパッド装置を示すブロック図である。 図１のキーパッド装置の開閉信号を読取る方法を示すフローチャートである。 図１のキーパッド装置の詳細な構造を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態によるキーパッド装置を示すブロック図である。

符号の説明

11：制御装置
12：並列／直列変換装置
15：キーパッドモジュール
41：マイクロコントローラ
411：制御回路
415：認識回路
42：変換回路
45：キーパッドモジュール

Claims (6)

1. 電気装置において使用するキーパッド装置であって、
   前記キーパッド装置は、
   複数のキーと前記キーのそれぞれに対する複数の出力ピンとを含むキーパッドモジュールであって、前記キーの少なくとも１つが押下された時、前記キーパッドモジュールが割込み信号を出力し、駆動電圧を受信し、前記駆動電圧に基づいて、前記キーに対応し前記出力ピンを介して前記キーの状態を示す並列信号を出力するキーパッドモジュールと、
   前記キーパッドモジュールの前記出力ピンに結合され、前記並列信号を受信し、前記並列信号に基づいて直列信号を出力する並列／直列変換装置と、
   前記キーパッドモジュールと前記並列／直列変換装置とにそれぞれ結合された制御装置であって、前記割込み信号を受信し、前記割込み信号に基づいて前記駆動電圧を出力する前記キーパッドモジュールに結合された入出力ピンを含み、前記直列信号を受信し、受信した前記直列信号に基づいて前記キーパッドモジュールの状態を判断する制御装置と、
   を含み、
   前記制御装置は、前記割込み信号に応答して、前記入出力ピンを、前記駆動電圧を前記キーパッドモジュールへ出力する出力ピンとして設定し、前記キーパッドモジュールによる前記並列信号の出力を可能にすることを特徴とするキーパッド装置。
2. 請求項１に記載のキーパッド装置において、
   前記制御装置が、前記受信した直列信号に基づいて前記キーパッドモジュールのキーは押下されていないと判断した場合、前記キーパッドモジュールに結合された前記入出力ピンを入力ピンとして設定することを特徴とするキーパッド装置。
3. 請求項１に記載のキーパッド装置において、
   前記電気装置が、PDA（携帯情報端末）であることを特徴とするキーパッド装置。
4. 請求項１に記載のキーパッド装置において、
   前記キーパッドモジュールはさらに、前記制御装置の前記入出力ピンに接続する第１のピンを含み、前記キーの少なくとも１つが押下されると、前記キーパッドモジュールは前記第１のピンを介して前記制御装置に前記割込み信号を出力することを特徴とするキーパッド装置。
5. 請求項４に記載のキーパッド装置において、
   前記制御装置は、前記入出力ピンを入力ピンとして設定し、前記キーの少なくとも１つが押下された時、前記キーパッドモジュールから前記割込み信号を受信することを特徴とするキーパッド装置。
6. 請求項５に記載のキーパッド装置において、
   前記キーパッドモジュールのキーが押下されていない時、入力ピンとしての前記入出力ピンはハイレベル電圧のままであり、前記キーの少なくとも１つが押下される時、前記キーパッドモジュールは、前記入出力ピンの電圧をローレベル電圧に変化させ、前記制御装置に前記割込み信号が生成されることを特徴とするキーパッド装置。

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