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使用 CPLD 实现 QWERTY 键盘 使用 Xilinx CPLD ，可将传统的手机 DTMF 键盘扩展为 QWERTY 键盘。 作者：Mike Gulotta Xilinx FAE Xilinx, Inc. mike.gulotta@ 随着手机及其他便携手持装置的功能不断增加，设计的取舍平衡亦日趋精细。文本信息与 网络浏览等流行功能都要求更多的数据输入，而这对于传统的双音多频 (DTMF) (0-9, #, *) 键 盘会比较困难。使用这种键盘要求多端数据输入，输入效率低而且容易出错。 使文本输入更为方便的一个方法是使用 QWERTY 键盘（见图 1 ）。这种键盘采用 40 个 或更多按键，而 DTMF 手机通常采用 12 个。当然，多出的按键会使手机体积变大，用到的 电子组件也更多。 然而，文本信息用户可能乐意以体积换取 QWERTY 键盘，因为文本输入大为简便了，而 且两个大拇指都可以用来输入文本信息或数据。最近，有些手机生产商已经推出了面向文本用 户的带 QWERTY 键盘的手机。 数据输入键盘可以用多种方法来设计，并无一定之规。为传统 DTMF 键盘添加更多按键 对设计人员提出了挑战，本文即讨论应对这挑战的一种可能解决方案。 QWERTY 构建模块 我们的解决方案使用 Xilinx® CoolRunner™-II CPLD ；低功耗、小包装及低成本的特点使 其成为此应用的理想选择。 将 DTMF 转化为 QWERTY 键盘需要更多按键，从而需要更多通用 I/O (GPIO) 。例如， DTMF 键盘可能只有四行三列，而 QWERTY 键盘可能有多至八行八列。不过，键盘的大小 可根据终端系统的需求而定。 通常，将处理器或 DSP 用作连接键盘行和列的界面（见图 2 ）。处理器对行进行扫描， 对列进行监控，以检测逻辑变化。当变化发生，即表示用户按下了一个按键。知道被扫描的是 哪一行，以及哪一列的状态发生了变化，处理器即可推断出按下的是哪个按键。 扩展 I/O 设计需要更多 I/O 的键盘时（QWERTY 键盘即为一例），可能会发现现有处理器没有足 够的 GPIO 。一种可能的解决方法是，把一个 CPLD 用作 I/O 扩展器，从而减少对处理器 I/O 数量的要求。 图 3 在处理器与键盘之间使用了一个 CPLD ，其一侧连接键盘的行/列，另一侧连接处理 器的可用 GPIO 。此例中，使用一个 CPLD 后，一个 8 x 8 的键盘所需要的处理器 GPIO 端 口的数目与 4 x 4 的键盘相同（实际上还少一个）。如果不使用 CPLD ，处理器会需要 16 个 GPIO 端口，而不是 7 个。 扫描与编码 除了减少处理器对 GPIO 的数量要求外，CPLD 还可以承担处理器的某些功能，如：对行 进行扫描并对列进行监控以检测状态变化。当用户按键时，CPLD 会停止扫描，并立即生成一 个编码字，然后发送给处理器，告诉处理器哪个键按下了。因为使用了编码字来告知处理器按 下了哪个按键，对处理器的 I/O 需求得以减轻。 在图 3 所示例子中，用 6 个位来代表编码字。6 个位提供 26 （即 64 ）个不同的值，每 个值代表一个按键。然而，还必须有一个值代表无按键被按时的状态。因此，在此例中，在不 添加又一个 GPIO 的情况下，实际上只有 63 个按键可被代表。 处理器无需扫描键盘，因为这一操作现由 CPLD 执行；不过，处理器仍需监控其 GPIO 上 的变化 – 它只是不再需要推断哪个按键被按，因为该信息编码到一个六位字中了。 还需要用到的是开关抖动，这可以安排在 CPLD 中或处理器中，取决于哪个装置有可用资 源。在处理器中进行这一操作，可将 CPLD 的大小和成本降到最小。 简要总结此设计示例：CPLD 对键盘进行扫描，检测被按下的按键，然后提供一个编码字 供处理器读取并解析。这一功能不仅使处理器不必再承担扫描任务，还扩展了 GPIO 的功能。 此设计非常适合于 CoolRunner-I