智能手机键盘控制器的实现方法介绍与比较

图2a和2b.EMI滤波器。

低EMI（无源扫描）

Maxim的键盘控制器，如MAX7347/MAX7348/MAX7349、MAX7359和MAX7360采用一种独特的无源扫描方式，利用电流源驱动开关矩阵，并通过检测电流来检测按键动作。图3说明了无源按键扫描的工作原理。一旦按下一个按键，控制器便开始扫描所有按键。扫描时，在所有“列”端口施加电压约为0.5V的恒流源，控制器监测流过依次使能的每“行”电流。因为每一时刻只有一“列”检测到电流流过，所以，对于一个8 x 8开关矩阵，这种无源扫描方式也需要经过64个时钟周期完成扫描。在按键扫描期间，所有“列”电压都是静态的0.5V （有按键按下的列除外），在其对应的“行”端口处于扫描期间，该“列”电压降低到0V.


图3. Maxim的低EMI键盘扫描架构。

每“列”端口是由大约20μA的恒流源驱动，“行”、“列”端口只在开关接触的很短时间消耗电流。因此，与传统扫描方式相比，无源扫描因电压高、低电平变化驱动容性和阻性负载产生的功耗大大降低。

电磁辐射

1.8V供电时，用0.5V电压摆幅替代满幅度（1.8V）驱动，可有效降低电磁辐射（降低11dB）。此外，低EMI键盘扫描架构中更低的扫描频率也能帮助降低电磁辐射水平。图4是传统方案和低EMI方案的功率频谱密度（PSD）仿真图。测试基于1MHz时钟频率，供电电压1.8V，上升/下降时间0.2μs，蓝色曲线代表传统方案，绿色曲线代表低EMI方案。仿真结果表明，Maxim低EMI方案的PSD降低15dB.总之，低EMI方案的电磁辐射相比较传统方式下降15dB.鉴于如此优异的辐射指标，可以省去EMI滤波器。



图4.键盘扫描PSD仿真，蓝色曲线代表传统方案，绿色曲线代表Maxim的无源扫描方案。

波形示例

图5是MAX7359键盘控制器的波形，深蓝色波形（通道1）为“列”端口波形，淡蓝色波形（通道2）为“行”端口波形。该“行”和“列”交叉的那个按键在大约第26ms时候按下。经过约2ms的延时，键盘控制器被唤醒。控制器将“列”端口变成电流源，电压变为大约0.5V，并开始扫描。在确认一个按键依然被按下或者按键被释放前，它会按设定的去抖时间扫描2次。每对临近的扫描脉冲，右边为初始扫描，左边是第二次的去抖扫描。

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