矩阵按钮_矩阵按钮扫描示例

键盘分为编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别是通过专用的硬件编码器实现的，并且键码编号或键值称为编码键盘，例如计算机键盘。被软件编程识别的键盘称为非编码键盘。

在一般的嵌入式应用程序中，最多使用非编码键盘，也使用编码键盘。非编码键盘分为独立键盘和行列式（也称为矩阵）键盘。所谓独立键盘，即嵌入式CPU（或MCU）的GPIO端口对应于按键输入，输入值的高或低状态就是按键值。矩阵键盘用于收集键值的GPIO是多路复用的，通常分为行和列收集。例如，一个4 * 4矩阵键盘的每一行和每一列只需要4个按钮。矩阵键盘的控制比独立键盘更为复杂。许多实验都没有涉及，因此将不详细介绍其原理。

独立按钮通常具有2组针脚。尽管我们在市场上经常看到带有4针的按钮，但它们通常成对连接。这两组针脚是在未按下按钮时。断开连接，当按下按钮时，它是导电的。基于此原理，我们通常将按钮的一个引脚接地，另一引脚连接至VCC，也连接至GPIO。这样，当未按下按钮时，GPIO的连接状态将上拉至VCC，键值为1。当按下按钮时，尽管GPIO仍被上拉至VCC，但另一个引脚为同时拉到地面，因此其键值实际上为0。

我们的SF-CY4开发板上有一组4 * 4矩阵键盘。当P12的PIN1-2短路时，S1 / S2 / S3 / S4可以用作独立按钮。它的一端接地，另一端在上拉的同时连接到FPGA I / O端口。当I / O端口的电平为高（1）时，未按下按钮；当I / O端口的电平为低（0）时，表示已按下按钮。 k4）在第4节中的使用方法。在此示例中，我们不再局限于诸如独立按钮之类的低端应用程序，这里我们将使用全部16个按钮来实现我们真正的矩阵按钮功能。您必须首先确保使用跳线帽将SF-CY4开发板上的插座P12的PIN2-3短路。矩阵按钮的如图8.85所示。

图8.85矩阵按钮原理图

继续上面的，让我们看一下如何获取矩阵按钮的键值。

通常，我们将此矩阵按钮分为两组信号，即列信号（包括BUT0 / BUT1 / BUT2 / BUT3）和行信号（BUT4 / BUT5 / BUT6 / BUT7））。使用列信号作为FPGA的输入信号，线路信号是FPGA的输出信号。

如果FPGA输出的行信号为高电平，则无论是否按下按钮，输入到FPGA的列信号的电平始终为高电平，这无法实现任何矩阵按钮值的收集；如果是FPGA当输出行信号为低电平且未按任何键时，列信号将保持为高电平（由于上拉）。当按下一个键时，行和列信号将被该键短路。由于线路信号，该电平将被拉低。这样就可以实现键值检测。

但是，您可能仍然有疑问。如果同时拉低4行信号，则将按下任何4X4按钮，所有列信号也将被下拉。这只能确定是否按下了按钮。不知道按下了哪个按钮。确实，解决方案也非常简单，我们只能同时下拉4个线路信号之一，然后它将按钮状态定位到特定的线路，以便可以将其直接定位到该行按钮，例如独立按钮按下了哪个按钮。在实现方面，我们将4个线路信号循环下拉，同时只输出一个低电平的线路信号。这就是我们所谓的“键盘扫描”原理。

此示例实现矩阵键值的收集（即确定要按下的16个键中的哪个键），然后通过数字管显示键值（显示值为十六进制的0-F），并显示数码管的最低位。最后一个键值，高3位显示前一个值，即每按一次该键，数码管的键值就会向右移动一位。

如图8.86所示，用8个信号检测16个键值有点困难，但原理已在上一节中讨论过。在功能方面，我们首先对四个输入列信号进行键去抖动处理，然后输出不同的行信号值，依次按下键时找到特殊的列信号值，以便可以收集键值。发送到数码管显示。

图8.86矩阵按钮扫描示例功能框图

项目结构如图8.87所示，cy4.v是顶层模块，没有逻辑，只有信号接口定义和连接。 anykeyscan.v模块实现行信号输出； sigkeyscan.v实现列信号的按键去抖动和按键值获取； seg7.v是数字电子管驱动模块。

图8.87矩阵按钮扫描示例模块级别

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