按键处理
AI summary
文档讨论了按键处理的不同方式，包括独立按键和矩阵键盘的特性及其I/O资源占用。对于按键数量较少时，推荐使用独立按键；而数量较多时，则使用矩阵键盘。还分析了独立按键的消抖过程，介绍了硬件和软件消抖方法，并提供了设计架构和测试结果。最后，包含了一些练习和仿真测试的结果。
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Sep 24, 2024 02:03 PM
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Key Processing
Debouncing Techniques
Input Output Management
一：常用的按键在生活中处理方式
- 独立按键（机械开关）
- 特性：当按下按键时，按键不会马上稳定的接通，会伴随有一连串的抖动；
- 独立按键板卡原理图：
- 占用I/O资源
当按键抬起时，按键不会马上稳定的断开，会伴随有一连串的抖动。
当按键比较少时（低于10个按键），往往都会采用独立按键布局（简单）。
特点：一个独立按键对应一个I/O；有多少按键需要多少I/O。
当按键个数较多时（10个以上），往往不会采用独立按键布局。
- 矩阵键盘（机械开关）
- 特性：当按下按键时，按键不会马上稳定的接通，会伴随有一连串的抖动；
- 矩阵键盘板卡原理图：
- 占用I/O资源
当按键抬起时，按键不会马上稳定的断开，会伴随有一连串的抖动。
矩阵键盘中，采用行和列来表明当前的按键（第一行第一列：第一个按键）；按键的多少取决于行和列。
独立按键I/O | 矩阵键盘I/O | 说明 |
4:4 | 4:4 | |
10:10 | 10:7 | 10个按键以下采用独立按键 |
16::16 | 16:8 | 16个按键（几十按键）采用矩阵键盘 |
100:100 | 100:20 | 上百个按键：编码芯片/接口协议 |
- 编码芯片/接口协议
接口协议：PS2/USB2.0/USB3.0协议。
协议标准，具体可以参考器件手册。
总结：
（1）当按键个数较少时（10个以下），采用独立按键方式，价格便宜，布局简单。
（2）当按键个数较多时（16个/几十），采用矩阵键盘方式，价格便宜，布局矩阵。
（3）当按键特别多时（上百个），采用编码芯片/接口协议，价格昂贵，实现起来难。
二：独立按键过程分析
独立按键完整过程：按键按下~按键抬起
在实际情况下，按键过程有5个；如果想让按键按下一次时，只动作一次，那么需要对按键进行抖动的消除（该过程称为按键消抖）。
有两种方式：
- 硬件消抖（在布局时采用材质好的按键）
- 软件消抖
不管是按下/抬起时的抖动，抖动时间一般为5~10ms，可以采用延时时间大于抖动时间，可以使按键处于稳定的时间。
如果在实际案例中，需要在按键按下时记录按键按下的次数，需要对按键进行消抖。
三：独立按键设计分析
四：独立按键处理过程
五：独立按键消抖实现
- 设计架构
- 设计实现
采用FSM实现：
- 测试结果
（1）：消抖后输出的按键动作
（2）：消抖后输出的尖峰脉冲
Flag1：按下时按键的标志（一次按键动作）
Flag2：抬起时按键的标志（一次按键动作）
Flag：按下和抬起按键的标志（两次按键动作）
练习：
- 完成上课内容（练习分享和按键理论：抖动）
- 基于尖峰脉冲的按键消抖（三段式实现：重新讨论STG）
- 在之前花样LED显示基础之上，采用基于尖峰脉冲的按键消抖实现按下按下第一次显示第一种LED的花样，按下第二次显示第二种LED的花样…（3种：闪光/呼吸/流水）。
练习2：
练习3：
- 仿真测试结果：
在按键消抖（基于尖峰脉冲按键消抖）基础之上，完成LED的控制。
- 按键按下得次数对应的时序
- 设计架构
- 仿真测试结果
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