TWI493869B - 鍵盤模組以及鍵盤矩陣的偵測方法 - Google Patents

Description

鍵盤模組以及鍵盤矩陣的偵測方法

本發明係有關於一種鍵盤模組，且特別有關於能執行觸發驅動之鍵盤掃描操作的一種鍵盤模組。

鍵盤模組廣泛使用於可攜式裝置中，例如手機。一種鍵盤掃瞄技術係使用處理器來週期性地輪詢(poll)鍵盤模組之鍵盤矩陣的狀態(通常為每20-30毫秒)，以便判定何時按鍵被按壓或是釋放。然而，越頻繁地進行輪詢將導致耗電以及過量的鍵盤讀取噪音。然而，較不頻繁地進行輪詢將會導致遺漏了按鍵按壓以及按鍵釋放的情況。

另一種鍵盤掃瞄技術係使用中斷至一控制器，以指示鍵盤模組的任一按鍵是否被按壓。當控制器操作在閒置模式或是睡眠模式時，中斷可以是用來喚醒控制器的特定事件。通常，控制器之中斷/喚醒之輸入輸出接腳(或埠)的實際數量係由鍵盤模組之鍵盤矩陣的列(row)或行(column)的數量所決定。在控制器中，當鍵盤矩陣的列或行的數量增加時，中斷資源的數量以及所對應的連接都將會增加。於是，控制器的中斷/喚醒資源會被佔用。然而，對控制器而言，中斷/喚醒資源的數量係有限的。假如控制器之中斷/喚醒資源的數量並不足夠能支持鍵盤矩陣，則需要額外的控制器來執行鍵盤掃瞄模組。

對鍵盤模組內之鍵盤矩陣而言，需要較少的中斷資源，以便降低鍵盤模組的成本以及電路板空間。

本發明提供一種鍵盤模組。上述鍵盤模組包括：一鍵盤矩陣，包括設置在複數第一線以及複數第二線之交叉點的複數鍵盤；複數電阻，其中每一上述電阻係耦接於個別之上述第二線以及一共同節點之間；一上拉電阻，耦接於上述共同節點；以及一控制器，耦接於上述鍵盤矩陣，用以提供一低邏輯位準信號至上述鍵盤矩陣的上述複數第一線，以及當上述鍵盤矩陣內上述複數按鍵之一者被按壓時，經由上述共同節點得到一觸發事件。

再者，本發明提供一種偵測方法，適用於一鍵盤矩陣。上述鍵盤矩陣包括設置在複數第一線以及複數第二線之交叉點的複數鍵盤，以及每一上述第二線係經由各自的一電阻而耦接於一共同節點。上述偵測方法包括：提供一低邏輯位準信號至上述鍵盤矩陣的上述複數第一線；以及當上述鍵盤矩陣內上述複數按鍵之一者被按壓時，經由上述共同節點得到一觸發事件。一上拉電阻係耦接於上述共同節點。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

實施例：

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之鍵盤模組100。鍵盤模組100包括鍵盤矩陣110、控制器120以及電阻130、140、150與160。鍵盤矩陣110包括設置在列線(row)R1-R3以及行線(column)C1-C3之交叉點的按鍵K11、K12、K13、K21、K22、K23、K31、K32與K33。例如，按鍵K11係排列在列線R1以及行線C1的交叉點，而按鍵33係排列在列線R3以及行線C3的交叉點。在此實施例中，鍵盤矩陣110包括3×3個按鍵僅是個例子，然並非用以限定本發明。控制器120的輸出接腳OUT1-OUT3分別耦接於鍵盤矩陣110的列線R1-R3。控制器120的輸入接腳IN1-IN3分別耦接於鍵盤矩陣110的行線C1-C3。控制器120之輸入接腳以及輸出接腳的連接方式僅是個例子，然並非用以限定本發明。在一實施例中，控制器120的輸出接腳OUT1-OUT3以及輸入接腳IN1-IN3分別耦接於鍵盤矩陣110的行線C1-C3以及列線R1-R3。此外，控制器120的雙向接腳INT係耦接於共同節點Ncom。在此實施例中，雙向接腳INT為控制器120的中斷/喚醒資源。電阻130係耦接於控制器120的輸入接腳IN1以及共同節點Ncom之間。電阻140係耦接於控制器120的輸入接腳IN2以及共同節點Ncom之間。電阻150係耦接於控制器120的輸入接腳IN3以及共同節點Ncom之間。電阻160為耦接於共同節點Ncom以及供應電源VCC之間的上拉電阻。在此實施例中，電阻130、140與150具有相同的電阻值，且該電阻值小於電阻160的電阻值。再者，鍵盤模組100可設置在可攜式裝置中，其中控制器120可設置在可 攜式裝置的積體電路內，以及雙向接腳INT是用來接收積體電路之喚醒事件或是中斷事件。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之偵測方法，適用於一鍵盤矩陣。同時參考第1圖以及第2圖，在步驟S210，控制器120同時經由輸出接腳OUT1-OUT3提供低邏輯位準信號‘L’至列線R1-R3，並設定雙向接腳INT為輸入模式，以便偵測共同節點Ncom上的電壓。若鍵盤矩陣110上沒有按鍵被按壓，則共同節點Ncom上的電壓會透過電阻160而被上拉至高邏輯位準‘H’。一旦鍵盤矩陣110上的任一按鍵被按壓時，共同節點Ncom上的電壓會從高邏輯位準‘H’變換成低邏輯位準‘L’，以及控制器120會經由雙向接腳INT得到觸發事件(步驟S220)。觸發事件可以是中斷事件或是斷醒事件。接著，在步驟S230，控制器120會設定雙向接腳INT為輸出模式，用以提供高邏輯位準信號‘H’至共同節點Ncom。接著，在步驟S240，控制器120會經由輸出接腳OUT1-OUT3以及輸入接腳IN1-IN3來執行一鍵盤掃描操作，以便對所按壓的按鍵進行偵測。舉例來說，控制器120會從複數列線中選擇一條列線進行雙向觸變(toggle)，以及控制器120會相應於所選擇之列線的雙向觸變，而得到行線上的變化。在決定了所按壓的按鍵之後，控制器120會更偵測所按壓的按鍵式是否已被釋放。當所按壓的按鍵式已被釋放或是沒有按鍵被按壓時，控制器120會完成鍵盤掃描操作，並設定雙向接腳INT為輸入模式，以等待下一個觸發事件(步驟S250)。在此實施例中，控制器120僅需要一個中斷/喚醒資源(例如雙向 接腳INT)，於是可降低鍵盤模組100的成本以及電路板空間。

第3圖係顯示第1圖之鍵盤模組100的波形圖。同時參考第1圖與第3圖，在時間週期TP1的期間，控制器120會經由輸出接腳OUT1-OUT3提供低邏輯位準信號‘L’至列線R1-R3。同時地，控制器120會設定雙向接腳INT為輸入模式，用以接收共同節點Ncom的電壓。在時間週期TP1的期間，因為沒有按鍵被按壓，所以共同節點Ncom的電壓以及行線C1-C3的電壓會藉由供應電源VCC以及上拉電阻160被上拉至高邏輯位準‘H’。假設第3圖中的按鍵K22係在時間週期TP2的期間被按壓，按鍵K22係排列在鍵盤矩陣110的列線R2以及行線C2的交叉點，因此在時間點t1，列線R2會透過所按壓的按鍵K22而連接於行線C2。於是，行線C2會被列線R2下拉，然後共同節點Ncom的電壓亦會被下拉，即共同節點Ncom的電壓會從高邏輯位準‘H’改變成低邏輯位準‘L’。相應於共同節點Ncom的電壓變化，控制器120會在時間點t1得到觸發事件。此外，控制器120更偵測到複數行線之一者(例如行線C2)被下拉。接著，控制器120會在時間點t2開始執行按鍵掃描操作。在按鍵掃描操作中，控制器120可週期性地經由輸出接腳OUT1-OUT3對列線R1-R3進行雙向觸變。當對列線R2進行雙向觸變時，控制器120會在行線C2上偵測到對應於雙向觸變的電壓變化。因此，控制器120會偵測到按鍵K22被按壓。接著，按鍵K22會在時間點t3被釋放，因此行線C2會從低邏輯位準‘L’變化成高邏輯位準‘H’。當偵測到全 部的行線都被上拉至高邏輯位準‘H’時，即沒有按鍵被按壓，控制器120會完成鍵盤掃描操作，並設定雙向接腳INT為輸入模式，以便得到下一個觸發事件。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧鍵盤模組

110‧‧‧鍵盤矩陣

120‧‧‧控制器

130、140、150、160‧‧‧電阻

R1-R3‧‧‧列線

C1-C3‧‧‧行線

K11、K12、K13、K21、K22、K23、K31、K32、K33‧‧‧按鍵

IN1-IN3‧‧‧輸入接腳

INT‧‧‧雙向接腳

Ncom‧‧‧共同節點

OUT1-OUT3‧‧‧輸出接腳

S210-S250‧‧‧步驟

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之鍵盤模組；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之偵測方法，適用於一鍵盤矩陣；以及第3圖係顯示第1圖之鍵盤模組的波形圖。

100‧‧‧鍵盤模組

110‧‧‧鍵盤矩陣

120‧‧‧控制器

130、140、150、160‧‧‧電阻

R1-R3‧‧‧列線

C1-C3‧‧‧行線

K11、K12、K13、K21、K22、K23、K31、K32、K33‧‧‧按鍵

IN1-IN3‧‧‧輸入接腳

INT‧‧‧雙向接腳

Ncom‧‧‧共同節點

OUT1-OUT3‧‧‧輸出接腳

Claims (17)

1. 一種鍵盤模組，包括：一鍵盤矩陣，包括設置在複數第一線以及複數第二線之交叉點的複數鍵盤；複數電阻，其中每一上述電阻係耦接於個別之上述第二線以及一共同節點之間；一上拉電阻，耦接於上述共同節點；以及一控制器，耦接於上述鍵盤矩陣，用以提供一低邏輯位準信號至上述鍵盤矩陣的上述複數第一線，以及當上述鍵盤矩陣內上述複數按鍵之一者被按壓時，經由上述共同節點得到一觸發事件，其中上述控制器係設置在一積體電路內，以及上述積體電路包括耦接於上述複數第一線之複數輸出接腳、耦接於上述複數第二線之複數輸入接腳以及耦接於上述共同節點之一雙向接腳，其中上述控制器設定上述雙向接腳為一輸入模式，用以得到上述觸發事件，以及當得到上述觸發事件時，上述控制器設定上述雙向接腳為一輸出模式直到一鍵盤掃描操作完成，其中當上述鍵盤掃描操作完成時，上述控制器設定上述雙向接腳為上述輸入模式，以等待一下一觸發事件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中當上述共同節點的電壓從高邏輯位準變化成低邏輯位準時，上述控制器經由設定為上述輸入模式之上述雙向接腳而得到上述觸發事件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中當得到上述觸發事件時，上述控制器經由設定為上述輸出模式之上述雙向接腳來提供一高邏輯位準信號至上述共同節點，並經由上述複數第一線以及上述複數第二線執行上述鍵盤掃描操作以決定被按壓的上述按鍵。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鍵盤模組，其中上述控制器更偵測被按壓的上述按鍵是否已釋放，以及當被按壓的上述按鍵已釋放時，上述控制器完成上述鍵盤掃描操作並停止提供上述高邏輯位準信號至上述共同節點。
5. 如申請專利範圍第3項所述之鍵盤模組，其中上述控制器提供一第一信號至上述複數第一線，以及在上述鍵盤掃描操作中，上述控制器相應於上述第一信號而接收來自上述複數第二線之一第二信號，以便根據上述第二信號來決定被按壓的上述按鍵。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中上述複數第一線以及上述複數第二線分別為上述鍵盤矩陣之複數列線以及複數行線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中上述複數第一線以及上述複數第二線分別為上述鍵盤矩陣之複數行線以及複數列線。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中上述觸發事件係上述積體電路之一喚醒事件或是一中斷事件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤模組，其中上述複數電阻的電阻值為相同的並且小於上述上拉電阻的電阻值。
10. 一種偵測方法，適用於一鍵盤矩陣，其中上述鍵盤矩陣包括設置在複數第一線以及複數第二線之交叉點的複數鍵盤，以及每一上述第二線係經由各自的一電阻而耦接於一共同節點，上述偵測方法包括：藉由一控制器之複數輸出接腳，提供一低邏輯位準信號至上述鍵盤矩陣的上述複數第一線；以及當上述鍵盤矩陣內上述複數按鍵之一者被按壓時，藉由上述控制器之一雙向接腳而經由上述共同節點得到一觸發事件，其中一上拉電阻係耦接於上述共同節點，其中上述控制器設定上述雙向接腳為一輸入模式，用以得到上述觸發事件，以及當得到上述觸發事件時，上述控制器設定上述雙向接腳為一輸出模式直到一鍵盤掃描操作完成，其中當上述鍵盤掃描操作完成時，上述控制器設定上述雙向接腳為上述輸入模式，以等待一下一觸發事件。
11. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，其中當上述共同節點的電壓從高邏輯位準變化成低邏輯位準時，經由設定為上述輸入模式之上述雙向接腳而得到上述觸發事件。
12. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，更包括：當得到上述觸發事件時，經由設定為上述輸出模式之上述雙向接腳來提供一高邏輯位準信號至上述共同節點；以及當提供上述高邏輯位準信號至上述共同節點時，經由 上述複數第一線以及上述複數第二線，執行上述鍵盤掃描操作，以決定被按壓的上述按鍵。
13. 如申請專利範圍第12項所述之偵測方法，更包括：偵測被按壓的上述按鍵是否已釋放：以及當被按壓的上述按鍵已釋放時，完成上述鍵盤掃描操作，以停止提供上述高邏輯位準信號至上述共同節點。
14. 如申請專利範圍第12項所述之偵測方法，其中上述執行上述鍵盤掃描操作以決定被按壓的上述按鍵之步驟更包括：提供一第一信號至上述複數第一線；相應於上述第一信號，接收來自上述複數第二線之一第二信號；以及根據上述第二信號，決定被按壓的上述按鍵。
15. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，其中上述複數第一線以及上述複數第二線分別為上述鍵盤矩陣之複數列線以及複數行線。
16. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，其中上述複數第一線以及上述複數第二線分別為上述鍵盤矩陣之複數行線以及複數列線。
17. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，其中上述複數電阻的電阻值為相同的並且小於上述上拉電阻的電阻值。