支持的芯片

Ameba SoC	RTL8721Dx	RTL8720E	RTL8726E	RTL8713E	RTL8730E	RTL8721F
支持状态	Y	N	N	N	N	N

概述

Key-Scan 作为一款键盘扫描设备，其行列数可自由配置，最多支持 8 x 8 的键盘矩阵配置。

Key-Scan 支持以下功能：

• 支持多键检测，最多可同时按下 6 个按键

• 支持两种工作模式：事件触发模式和常规扫描模式

• 支持按键卡滞检测

• 支持低功耗模式及唤醒功能

系统框图

Key-Scan 的框图如下所示：

Key-Scan 主要包含 6 个功能模块：

• 中断控制：控制和管理中断

• 寄存器及 FIFO：配置 Key-Scan 参数和 FIFO

• 时钟模块：131KHz 时钟用于检测行键卡滞的情况

• 键盘控制：扫描控制、唤醒控制、按键输入/输出控制

• GPIO 矩阵：16 个 GPIO 实现 8x8 阵列

键盘矩阵

Key-Scan 的行列可配置，支持的最大列数或行数均为 8。

8x8 键盘矩阵配置

按键被按下后，完整的扫描过程如下：

• 初始状态下，所有列输出低电平，所有行设置为内部上拉输入。

• 当有一个或多个按键按下（列与行之间短路）时，被按下按键所在行输入电平由高到低，此时会触发内部状态机启动进行键盘扫描，以确定被按下按键所在的行列。

• 状态机先将第一列设为输出低电平，其他列设为高阻态，然后扫描所有行来判断哪些按键被按下；接着将第二列设为输出低电平，将所有其他列置于高阻态；重复该过程，直到扫描完最后一列。

• 经过两次全键盘扫描，最终确认哪些按键被按下。

当所有按键被释放后，Key-Scan 仍会进行两轮全键盘扫描。当确认没有按键被按下后，结束扫描，停止状态机。

下图展示了 2 x 2 键盘按下按键后的扫描时序示意图。

键盘扫描时序

键盘扫描过程中有三个计时器可配置：

• 消抖计时：两次相邻的全键盘扫描组成一次完整的 full scan，两次全键盘扫描之间都有一次消抖计时。而第一次全键盘扫描之前有一次额外的消抖计时。

• 扫描间隔计时：两次 full scan 之间需要等待扫描间隔计时器计时结束。

• 所有按键释放计时：当所有按键被释放，Key-Scan 仍会有一次 full scan（两轮全键盘扫描），等扫描结束后确认无按键按下，释放计时器开始计时。等计时结束，状态机才会停止。

工作模式

Key-Scan 包含两种工作模式：事件触发模式和常规扫描模式。

工作模式	描述
事件触发模式	每次按键按下和松开操作，按键按下或松开事件仅在FIFO中仅记录一次
常规扫描模式	任何按键按下事件都会记录在 FIFO 中（仅记录按键按下事件），直到按键松开

下图展示了在按键按下和松开过程中，事件触发模式和常规扫描模式下 FIFO 的差异。

通常情况下，事件触发模式较为常用。该模式下，按键无须连续扫描，仅在按键状态发生改变时扫描键盘。

FIFO 机制

Key-Scan 的 FIFO 深度为 16，宽度为 12 位。其结构如下所示：

位	功能	参数描述
[8]	事件	1：按键按下事件 0：按键松开事件
[7:4]	行索引	1：第 0 行 2：第 1 行 3：第 2 行 … 8：第 7 行
[3:0]	列索引	1：第 0 列 2：第 1 列 3：第 2 列 … 8：第 7 列

按键卡滞

在实际使用过程中可能会出现按键卡滞，如果按键未被及时松开，Key-Scan 状态机将持续进行扫描，无法进入 ILDE 状态。CPU 也将保持活动状态持续进行键盘扫描，无法进入低功耗模式，进而产生高功耗。

• 屏蔽卡滞按键所在行 ：为解决此问题，Key-Scan 支持自动检测按键卡滞的功能。启用该功能后，若按键卡滞时间超过设定的阈值，该按键将被视为卡滞按键。通过读取按键卡滞状态寄存器获取卡滞的按键，并设置卡滞按键所在行的默认状态，Key-Scan 在扫描到

该卡滞按键所在行时，会认为没有按键被按下，从而顺利进入 IDLE 状态。

• 重置卡滞按键所在行 ：按键卡滞后，有两种方法可以重置卡滞按键所在行的状态。

  • 一是按下其他非卡滞按键所在行的按键，将 Key-Scan 状态机唤醒，重置卡滞状态寄存器，以唤醒 Key-Scan 的扫描电路；

  • 二是松开卡滞按键，Key-Scan 检测到默认状态寄存器和卡滞状态寄存器的值不匹配，唤醒 Key-Scan 的扫描检测电路。

用法

正常工作模式

使用 Key-Scan 的事件触发模式或常规扫描模式，需执行以下步骤：

1. 配置 Key-Scan 的引脚复用功能。

   1. 将列引脚设置为无上下拉，并配置列引脚复用功能。

      PAD_PullCtrl(pad_colx, GPIO_PuPd_NOPULL);
      Pinmux_Config(pad_colx, PINMUX_FUNCTION_KEY_COLx);
      

   2. 将行引脚设置为上拉，并配置行引脚复用功能。

      PAD_PullCtrl(pad_rowx, GPIO_PuPd_UP);
      Pinmux_Config(pad_rowx, PINMUX_FUNCTION_KEY_ROWx);
      

2. 初始化 Key-Scan 参数。

   根据键盘选择按键行数和列数（一位对应一行或一列），并将工作模式设置为事件触发模式或常规扫描模式等。

   事件触发模式常规扫描模式

   KeyScan_StructInit(&KeyScan_InitStruct);
   KeyScan_InitStruct.KS_ColSel = 0xFF;  //8 列
   KeyScan_InitStruct.KS_RowSel = 0xFF;  //8 行
   KeyScan_InitStruct.KS_WorkMode = KS_EVENT_TRIGGER_MODE;
   KeyScan_Init(KeyScan, &KeyScan_InitStruct);
   

3. 使能 Key-Scan 中断，并注册 Key-Scan 中断处理函数。

4. 使能 Key-Scan。

   KeyScan_Cmd(KeyScan, ENABLE);
   

5. 等待并处理 Key-Scan 中断。

按键卡滞处理

当出现按键卡滞时，执行以下步骤：

1. 配置 Key-Scan 的引脚复用功能。

   1. 将列引脚设置为无上下拉，并配置列引脚复用功能。

      PAD_PullCtrl(pad_colx, GPIO_PuPd_NOPULL);
      Pinmux_Config(pad_colx, PINMUX_FUNCTION_KEY_COLx);
      

   2. 将行引脚设置为上拉，并配置行引脚复用功能。

      PAD_PullCtrl(pad_rowx, GPIO_PuPd_UP);
      Pinmux_Config(pad_rowx, PINMUX_FUNCTION_KEY_ROWx);
      

2. 初始化 Key-Scan 参数。

   根据键盘选择按键行数和列数（一位对应一行或一列），并将工作模式设置为常规扫描模式等。

   KeyScan_StructInit(&KeyScan_InitStruct);
   KeyScan_InitStruct.KS_ColSel = 0xFF;  //8 columns
   KeyScan_InitStruct.KS_RowSel = 0xFF;  //8 rows
   KeyScan_Init(KeyScan, &KeyScan_InitStruct);
   

3. 使能 Key-Scan 按键卡滞自动检测功能。

   KeyScan_StuckAutoCmd(KeyScan, ENABLE);
   

4. 设置卡滞时间阈值，并配置卡滞行检测时间和间隔时间。

   KeyScan_SetStuckThreshold(KeyScan, 10);  //stuck time threshold: 10ms
   KeyScan_StuckPeriodicalPull(KeyScan,2000,4000);//pull time:2000us, no pull time:4000us
   

5. 使能 Key-Scan 按键卡滞和所有默认中断，并注册 Key-Scan 中断处理函数。

6. 使能 Key-Scan。

   KeyScan_Cmd(KeyScan, ENABLE);
   

7. 等待并处理 Key-Scan 中断。

   • 在按键卡滞事件中断中，获取行状态后，设置行默认状态以指示卡滞行，然后屏蔽卡滞行的所有按键。

     row_status = KeyScan_GetStuckRow(KeyScan);
     KeyScan_SetStuckRow(KeyScan, row_status);
     

   • 在所有默认中断中，将行默认状态重置为初始值，禁用所有默认中断，启用扫描事件中断和所有松开中断，这样除卡滞按键外的其他按键可正常工作。

     KeyScan_INTConfig(KeyScan, KS_BIT_ALL_DEFAULT_INT_MASK, DISABLE);
     KeyScan_SetStuckRow(KeyScan, 0);
     KeyScan_INTConfig(KeyScan, KS_BIT_ALL_RELEASE_INT_MASK | KS_BIT_SCAN_EVENT_INT_MASK, ENABLE);
     

8. 除卡滞按键外，其他按键的按下或松开将正常产生相应中断。