TW200905522A - Method and circuit for capturing keypad data serializing/deserializing and regenerating the keypad interface - Google Patents

Description

200905522 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種鍵板（k e y p a d)，且更特別是關於被掃 描的按鍵矩陣，用以解碼任何被按下之按鍵。 【先前技術】 大多數的鍵板及鍵盤介面，特別是在手機及其他行動 裝置中之鍵板及鍵盤介面係由載送掃描及感測信號之並列 線而發揮作用。例如，能以三條掃描線及四條感測線來配 置十二個按鍵，能夠對被按下的按鍵進行解碼。同樣地， 二十個按鍵會需要四條掃描線及五條感測線。當然，可使 用掃描線及感測線的其他組合。 其重點在於在手機中的前述典型微處理器會需要連接 於越過前述鉸鏈撓性纜線之鍵板的並列連接線。前述並列 連接線會帶有由前述微處理器所驅動之前述掃描線及由前 述鍵板返回之前述並列感測線。當按鍵數量增加且裝置縮 得較小時，最好能減少跨過掀蓋式或滑蓋式手機之絞鍊撓 性纜線而傳送之線路數量。本發明提供一種更有效且更可 靠的撓性纜線（有時後稱爲撓性電路）之線路使用方式。在 前述撓性纜線中更多的線路是建議一條較大的纜線、多條 較小的線路或兩者的組合。但不管是哪一種都會降低可靠 度。 相較於先行技術之並列線路，本發明之目的在於減少 跨過前述鉸鏈的線路數量。 200905522 【發明內容】 舉例而言，本發明提供一種對電腦系統的虛擬鍵板（或 鍵盤）介面。前述電腦系統係配置成直接掃描鍵板’但本發 明在前述鍵板及前述電腦系統之間提供串聯器/解串聯 器。前述電腦系統會掃描做爲虛擬鍵盤的解串聯器，及前 述串聯器會掃描前述鍵板，如同前述串聯器就是前述電腦 系統。前述串聯器會以一般方式來驅動前述鍵板掃描信號 且接收前述鍵板感測信號。前述串聯器會將該結果轉換成 要在纜線（一般是撓性纜線）上送出的串列資料組。在前述 撓性纜線之另一端，解串聯器會接收前述串列資料組，並 且將其重新轉換成前述鍵板之掃描及感測線格式。例如， 前述解串聯器會連接於一般會存在於手機中的微處理器之 掃描及感測線。實際上，前述解串聯器會邏輯地在前述掃 描線上接收來自前述微處理器的信號，並且在前述感測線 上回傳信號，且這些信號會模擬該電腦系統直接從該鍵板 進行接收。 對熟習此項技藝者而言，很顯然雖然以下的詳細描述 會參照說明實施例、圖式及使用方法來實施，但本發明並 非被侷限於這些實施例及使用方法。反而是本發明之範圍 廣度應如同在以下附加之申請專利範圍中述及者所定義。 以下將會參照附加圖式來說明本發明。 【實施方式】 第1圖係表示一個示意方塊圖，其說明具有以三條掃 200905522 描線1 2及四條感測線1 4而排列之十二個按鍵的鍵板矩陣 (keypad matrix)10之間的電子架構。 從前述主串聯器16來驅動前述鍵板掃描線12,且前述 四條鍵板感測線1 4會回到前述主串聯器1 6。前述主串聯器 設有「按下任何按鍵」偵測電路、振盪器20及串聯器22。 繼續參照第1圖，前述主串聯器在其中一側連接於前 述鍵板矩陣1 0且在另外一側連接於有鉸鏈之撓性纜線 24。前述撓性纜線連接於前述副解串聯器30，但僅使用了 兩條分別載送會越過前述鉸鏈24之信號的線路。一個是時 脈信號CKS，且另一個是串列資料信號DS。前述時脈信號 提供一個邊緣（edge)’使固定的資料會被選通至在於前述鉸 鏈24之較遠端的前述副解串聯器30內。 前述副解串聯器30從前述撓性纜線24接收前述時脈 (CLK)及串列資料（DS)信號’且解串聯（32)並暫時儲存前述 掃描/感測信號，藉以邏輯地重新產生（3 4)前述鍵板矩陣資 料。 前述副解串聯器30從前述微處理器40接收在前述線 12’上的掃描信號’且傳回至感測線14’ ’該線路12’及 14’係與前述按鍵矩陣10相聯接之線路的複製部。使得前 述操作就如同前述主串聯器及副解串聯器不存在。 第2圖係更加詳細地說明在前述主串聯器1 6及前述副 解串聯器3 0中的功能性電路。在此’當在前述鍵板1 〇中 按下一個按鍵時，會在一條掃描線1 2及一條感測線1 4之 200905522 間造成連接動作。由前述按鍵偵測器電路18感測到這個連 接動作。振盪器20會提供時脈信號至前述按鍵偵測器電路 及前述串聯器22。在前述掃描線12上之信號會被反覆地送 至前述鍵板，且當一個信號回傳至前述感測線1 4時’代表 已有按鍵被按下。資料在前述按鍵偵測器中被格式化’且 在具有載入選通17之12位元並列介面15中被遞送至前述 串聯器2 2。1 2個位元（已二進制編碼化）能容許附加具有移 位功能（shift function)等之所有鍵盤被用在某些應用中。前 述並列資料之形式可由設計者隨意決定。 前述串列資料DS會隨同前述時脈CKS ’經過前述撓性 纜線2 4而被前述串聯器2 2送出至前述解串聯器。前述解 串聯器會接收前述DS信號，並且使用前述CKS信號來將 前述資料選通（strobe)至暫存器內。當已經載入全部十二個 位元時，前述解串聯器會遞送十二條資料線1 9至前述鍵板 再生器34。 在此具有十二個按鍵的的範例中，前述微處理器會驅 動三條掃描線12’中的各個，一次驅動一條，並且監控前 述四條感測線1 4’ 。前述鍵板再生器會將這些掃描線之一 引導至一條感測線。造成特定感測線信號被回傳至前述微 處理器的前述特定掃描線係同等的掃描/感測組合，其會造 成是否前述鍵板掃描及感測線被直接連接於前述微處理器 鍵板介面2 1。 依然參照第2圖，前述按鍵再生模組可包括其他的鏡 200905522 射開關矩陣33 ’其爲典型的類比（電晶體）開關（針對尺寸上 的考量）’且在尺寸上（列及欄）就如前述鍵板矩陣1〇的複製 部。在此’前述解串聯器32將會啓動如前述鍵板矩陣1〇 中被實際按下之對應位置（列及欄）開關。 第3圖係說明實體開關之矩陣的一個實施例。三_胃 描線1 2會連入前述按鍵矩陣1 0且四條感測線1 4會向外連 出。可理解到該操作會如同以下：當一個按鍵，例如Key5 被按下時，只有 KEYSCAN[1]會通過 KEY5而到達 KEYSENSE[1]，且不會有信號在其他任一條感測線14上。 例如，若邏輯「真」信號只出現在KEYSCAN[1]上時，那麼 當Key5被按下時，該邏輯信號就只會出現在KEYSENSEtl] 上。同樣地，若前述振盪器信號20可被前述按鍵偵測器電 路所使用而驅動一條掃描線一次時，該振盪器信號就只會 出現在與該被按下之按鍵相連接的前述感測輸出。知悉掃 描之狀態及感測線同時爲「真（true)」之狀態就能單一地定 義出被按下的按鍵。 第4A圖係—個鍵板矩陣，其採用類比通過閘50而非 實體開關，每個按鍵對一個類比通過閘。邏輯上，操作和 前述實體開關相同。前述類比通過閘50 —般是採用FET電 晶體，其在開關被按下而導通通過閘時’會傳輸在前述掃 描線1 2上的信號至前述感測線1 4 ’如第3圖所示。如圖所 示，前述實體按鍵被按下時將會啓動及致能前述類比通過 閘，以允許前述掃描信號通過並到達前述感測線。 -10- 200905522 第4B圖之另外的設計係說明增加的阻隔二極體54 , 能夠減少或抑制鬼影（ghosting)，且避免多重按鍵之壓按。 當從一個「〇 N」通過閘透過共通線路（例如，電源線或接地 線）而饋送至其他通過閘時，會發生該鬼影現象。當在第一 個按鍵爲OFF以前’人們有時候從該第一個按鍵「滾動（r〇ll over)」到下一個按鍵上時，會發生多重按壓。 如同此項技藝所習知，能使用該技藝中所知的C Μ 0 S、 NM0S ' PM0S或具有雙載子及組合或混合形式來實現第4Α 圖之通過閘。第4Β圖係呈現如該技藝中所知的可單一配置 或甚至成對配置的CMOS、NM0S及PM0S元件。當使用 CMOS時，該啓動（activation)可被配置爲HIGH位準或LOW 位準信號，由設計者所決定要輸出還是要反相。當使用 NM0S時，該SENSE輸出線會被拉到HIGH位準，且當使 用PM0S時，該SENSE輸出線會被拉到LOW位準。請參照 任何元件製造商的「通過閘」或開關。 第5圖係說明第3圖之電路，在當按鍵已經被按下時 將會進行偵測。前述START +信號開始時爲LOW位準（該系 統尙未開始），會將不同實施例中的掃描線KEYSCAN(O)、 (1)及（2)維持在高阻抗狀態，或透過該集極器「〇R」或三態 閘72而維持在三個狀態。集極器OR具有能夠驅動至接地 電位的下拉啓動（pull down active)電晶體，但不具有上拉 (pull up)元件。當沒有按下開關時，前述電阻Rl、R2、R3 及R4會連接於+Vcc而保持前述感測線KEYSENSE[0]、[1]、 200905522 [2]及[3]爲HIGH位準。在此情況下，PRESS依然爲LOW狀 態。當按下任何按鍵時，在任一條該KEYSENSE線中的LOW ·— 位準會透過該NAND閘74將該PRESS驅動至HIGH位準。 在此實施例中，前述掃描線KEYSCAN(O)、KEYSCAN(l)及 KEYS CAN(2卜開始都是在高阻抗狀態。前述主串聯器會將 該 START驅動爲 HIGH位準，且藉由依序將該掃描線 SC(0)、（1)及（2)驅動爲HIGH位準來掃描前述鍵板。 若按下例如Key5，當SC(0)進到LOW位準時，前述感 、 測線KEYSENSE[0]、[1]、[2]及[3]會保持HIGH位準，但當 S C(l)進到LOW位準時，KEYS CAN (1)會進到LOW位準，且 透過Key5，KEYSENSE[1]會進到LOW位準。藉由電性指出 Key5已被按下的前述主串聯器16來輸入此信號。前述主 串聯器將其解碼並一個一個位兀地傳送至前述副解串聯器 34 ° 串聯器及解串聯器在此技術中爲習知的邏輯整合電 f 路，且可由眾多製造商所提供。然而，可將微處理器或數

V 位信號處理器配置爲實行熟習此項技藝者所熟知的串聯和 解串聯。 第6圖係說明操作順序。當電源開啓’但未按下按鍵 時，前述信號會處於STATE 1。START是LOW位準及START-是HIGH位準，且SC(0)、SC(1)及SC(2)是低位準。當掃描 前述鍵板，START會成爲 HIGH位準。藉由依序將 KEYSCAN(O)、KEYSCAN(l)及 KEYSCAN(2)驅動爲 LOW 位 -12- 200905522 準，主串聯器16就能掃描前述鍵板：SC (0)進到HIGH位準， 會將KEYSCAN(O)驅動爲LOW位準，但不會發生任何事。 然而，當SC(1)進到HIGH位準且KEYSCAN(l)進到LOW位 準時，KEYSENSE[1]就會透過Key5而進到LOW位準。這 是由用於解碼與傳送的主串聯器來進行偵測。在一個說明 實施例中，前述1 2個按鍵被一對一地編碼成由前述主串聯 器所傳送之12個位元串聯字元。在按下Key5(該第六個按 鍵）之情況下，被傳送至前述解串聯器的串聯碼（左邊是最 高有效位元（MSB))係000000100000。然而，較佳爲可使用 二進制（Key5爲0101)、十六進制或實際上任何其他的編碼。 熟習此項技藝者將會明白可使用許多其他的邏輯配置 來感測被按下的按鍵、編碼（或格式化）、串聯化、解串聯 化及重新產生供該微處理器讀取。前述微處理器將會「認 爲」是直接對該鍵板進行訊問，但僅有兩條線路會跨過前 述撓性纜線。 在某些應用中，較佳爲採用硬體反彈跳器 (debouncer)。如同熟習此項技藝者所知悉，當使用雙擲開 關時，可使用交叉耦接之閘，或者是可使用時序延遲電路 或與正反器之組合。 如同熟習此項技藝者所知悉，較佳爲其它時序配置及 其他多工配置被用於本發明。例如，本案揭露內容使用振 盪器來偵測並對按鍵按下進行解碼，但可使用包括電壓信 號及/或電流信號的邏輯信號。另外，較佳爲有很多會被使 -13- 200905522 用的微處理器。此外，可使用具有專屬功能的超大型積體 電路（very large silicon integration circuits)，如同單晶片電 腦。 雖然在此所表示之前述實施方式爲電子電路’熟習此 項技藝者將會瞭解到其他電子電路能實行相同的功能，且 採用軟體、韌體、及/或硬體及該等之組合的系統能夠有利 用來達到等效的功能。 應瞭解到上述實施例僅是用來舉例表示，且還可以有 許多的變化及修改。因此，本發明之範圍廣度應如同在以 下附加之申請專利範圍中述及者所定義。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之一個實施例的示意方塊圖。 第2圖係第1圖的部份示意方塊圖。 第3圖說明掃描鍵板矩陣的示意圖。 第4A圖係表示以鍵板矩陣來使用類比通過閘的示意 圖。 第4B圖係表示二極體協助該電路操作的示意圖。 第5圖係表示按鍵被按下之偵測及按鍵掃描的示意 圖。 第6圖係表示當按下一個按鍵時，第5圖之信號的記 錄圖。 【主要元件符號說明】 10 鍵板矩陣 -14 - 200905522 12 、 12’ 掃 描 線 14 、 14’ 感 測 線 15 12 位 元 並 列 介 面 16 主 串 聯 器 17 載 入 •ίββ 通 19 資 料 線 20 振 盪 器 21 微 處 理 器 鍵 板 介面 22 串 聯 器 24 撓 性 纜 線 30 副 解 串 聯 器 32 解 串 聯 器 33 8¾ 射 開 關 矩 陣 34 鍵 板 再 生 器 50 類 比 通 CJH, m 閘 54 阻 隔 二 極 體 72 二 態 閘 74 NAND 聞

Claims (1)

1. 200905522 十、申請專利範圍： 1. 一種用來掃描第一鍵板或鍵盤的系統，該系統包括： 一電腦系統’其配置爲產生第一掃描線信號並且接收 第一感測線信號’如问則述電腦系統連接於前述鍵板； 一解串聯器，其具有一個介面，會從前述電腦系統接 收前述第一掃描線信號並且產生前述第一感測線信號至 前述電腦系統，其中前述解串聯器會模擬當鍵板連接於前 述電腦系統的掃描及感測線時應該有的反應； 一串聯器，其產生第二掃描線信號至鍵板，並且從鍵 板接收第二感測線信號；其中前述串聯器會模擬前述電腦 系統之掃瞄及感測線信號，其中前述掃瞄及感測線信號會 被前述串聯器格式化成串列位元流；以及 在前述解串聯器及前述串聯器之間的連接部’前述串 聯連接部會配置成以串聯方式來送出資料；其中前述串@ 器會透過前述連接部來送出前述位元流’其中前述位元& 會被前述解串聯器所接收，且被重新格式化爲要回傳 述電腦系統之格式，如同前述鍵板連接於前述電腦系統。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，更包括偵測則述 鍵板上之任何按鍵何時被按下的電路。 3. 如申請專利範圍第i項之系統，其中，在前述串聯器及 前述解串聯器之間的連接係包括一時脈信號及前述串歹IJ 資料位元流。 4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中’在前述解串聯器 -16- 200905522 中更包括一第二開關矩陣，其具有複製前述第一鍵 盤之掃描及感測線的掃描及感測線，其中前述解串 啓動如與前述第一鍵板中被啓動之按鍵在行列位 應的前述第二鍵板中之按鍵。 5 .如申請專利範圍第1項之系統，其中，前述鍵盤 鍵板包括CMOS電晶體開關，其中當前述按鍵可有 或LOW位準信號啓動時，該輸出可分別是LOW π 位準信號。 6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，前述第一 鍵盤包括NM0S或PM0S開關。 7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，更包括與 鍵串聯之阻隔二極體，其中前述阻隔二極體會抑 (ghosting) ° 8_—種掃描第一鍵板或鍵盤之處理，前述處理包括 驟： 送出第一掃描線信號至電腦系統，且從電腦系 第一感測線信號，如同前述第一掃瞄及感測信號被 前述鍵板且從前述鍵板接收到該第一掃瞄及感測七 藉由一解串聯器來模擬接收前述第一掃描線 產生前述第一感測線信號之鍵板， 產生第二掃描線信號至前述鍵板’並且從前述 收第二感測線信號； 將前述第二掃描及感測線信號格式化成串列《 板或鍵 聯器會 置上對 之第一 ^ HIGH ^ HIGH 鍵板或 各個按 制鬼影 以下步 統接收 送出至 I號； 信號且 鍵板接 Ϊ元流； -17- 200905522 傳輸即述串列位元流至前述解串聯器； 由前述解串聯器來接收前述串列位元流；以及 將酣述接收到的位元流重新格式化爲要回傳至前述 電腦系統之格式’如同前述鍵板連接於前述電腦系統。 9 ·如申請專利範圍第8項之處理，其中，更包括偵測前述 鍵板上之任何按鍵何時被按下的步驟。 10·如申請專利範圍第8項之處理，其中，前述傳輸步驟包 括傳送適合用來載入一串列資料位元的時脈信號之步 驟。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之處理，其中，將前述接收到的 串列位元流重新格式化之步驟係包括以下步驟： 判定在前述第一鍵板中哪個按鍵被按下，以及 啓動一第二鍵板，其中前述第二鍵板係依照行列來 複製前述第一鍵板，且其中在前述第二鍵板中被啓動之 按鍵會在行列上對應於如在前述第一鍵板中被啓動之按 鍵。 12.如申請專利範圍第8項之處理，其中，更包括以與各按 鍵開關串聯的方式來插入二極體，藉以抑制或阻隔鬼影 信號的步驟。 -18-