F²MC-8L/16LX/FR FAMILY

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圭艮巴
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1 富士通半导体 ( 上海 ) 有限公司应用笔记 MCU-AN Z-10 F²MC-8FX 家族 8 位微型控制器 MB95200 系列使用矩阵的键盘开发应用笔记

2 修改记录修改记录版本日期作者修改记录 1.0 3/5/2009 Benjamin. Yang 初稿本手册包含 19 页 1. 本文档记载的产品信息及规格说明如有变动, 恕不预先通知如需最新产品信息和 / 或规格说明, 联系富士通销售代表或富士通授权经销商 2. 基于本文档记载信息或示意图的使用引起的对著作权工业产权或第三方的其他权利的侵害, 富士通不承担任何责任 3. 未经富士通明文批准, 不得对本文档的记载内容进行转让拷贝 4. 本文档所介绍的产品并不旨在以下用途 : 需要极高可靠性的设备, 诸如航空航天装置海底中继器核控制系统或维系生命的医用设施 5. 本文档介绍的部分产品可能是外汇及外贸管理法规定的战略物资 ( 或专门技术 ), 出口该产品或其中部分元件前, 应根据该法获得正式批准版权 2009 富士通半导体 ( 上海 ) 有限公司 MCU-AN Z-10- 第 2 页

3 目录目录修改记录... 2 目录概要硬件设计键盘开发矩阵电路的功能抖动消除抖动消除示例资源使用寄存器介绍端口数据寄存器 (PDR) 数据方向寄存器 (DDR) 上拉控制寄存器 (PUL) 输入电平选择寄存器 (ILSR) 简介如何设置输入引脚如何设置输出引脚上拉寄存器软件设计软件设计代码示例性能评估更多信息 MCU-AN Z-10 - 第 3 页

4 目录 9 附录 MCU-AN Z-10- 第 4 页

5 第 1 章概要 1 概要使用 MB95200 系列 MCU 设计键盘功能的方法一共有三种 : 外部中断,AD 以及矩阵本文档描述了如何使用矩阵法设计键盘功能, 并以实例阐述了该方法 MCU-AN Z-10 - 第 5 页

6 第 2 章硬件设计 2 硬件设计本章介绍了如何运用矩阵法使用硬件电路设计键盘功能目前有两种方法可用于消除抖动 : 软件法和硬件法要使用硬件法, 必须在电路中增加一个电容图 2-1: 使用矩阵设计键盘的电路如上图所示,P04~P07 用作输出引脚,P00~P03 用作输入引脚, 用于扫描键盘状态 MCU-AN Z-10- 第 6 页

7 第 3 章键盘开发 3 键盘开发本章介绍了如何使用矩阵开发键盘 3.1 矩阵电路的功能键盘是输入系统的一个重要工具本设计指出如何用精简的 I/O 本设计采用了检测键盘状态的实时监控法检测周期是一个固定值, 这意味着任何比该值慢的动作都将被监控软件捕捉, 从而确保了键盘的高响应性 3.2 抖动消除抖动是键盘设计中存在的一个问题, 有二种方法可以解决这个问题一种是在硬件电路中增加一个电容, 另一种是通过使用 8/16 位多功能定时器增加延时 3.3 抖动消除示例以下时序图是消除抖动的一个示例该示例采用矩阵法设计一个 4x4 的键盘 X0 X1 X2 和 X3 依次扫描键盘 50ms, 扫描整个键盘需要大约 200ms 图 3-1: 抖动消除的时序图 MCU-AN Z-10 - 第 7 页

8 第 4 章资源使用 4 资源使用本章介绍了正常运行状态下的评估步骤要监控键盘状态, 必须使用 I/O 引脚本章将介绍 I/O 端口的使用参见 MB95200 系列硬件手册的第 9 章了解关于寄存器设置的更多信息 4.1 寄存器介绍端口数据寄存器 (PDR) 该寄存器包含对应输入或输出引脚的位信息如果端口方向寄存器设置为输出模式, 则输出该寄值注意 : 资源输出控制位重写 PDR 位值 PDRx_yz Pin 功能 0 Pin state low (VSS) 1 Pin state high (VDD) 数据方向寄存器 (DDR) 如果引脚用作输入或输出, 该寄存器包含对应引脚的位信息 DDRx_yz 外围功能输出引脚功能 0 禁用端口输入 1 禁用端口输出 invalid 启用外围功能输出上拉控制寄存器 (PUL) 该寄存器连接一个内部上拉电阻至端口引脚 PULx_yz 上拉电阻 0 禁用 1 启用参见数据表了解关于电阻值的更多信息 MCU-AN Z-10- 第 8 页

9 第 4 章资源使用输入电平选择寄存器 (ILSR) 该寄存器可以选择以下输入电平 ILSR 输入电平 VIL VIH 0x04 CMOS 0.3 VCC 0.7 VCC 0x00 迟滞 0.3 VCC 0.7 VCC 注意 : 只有 PDR0_P04 有此功能 4.2 简介本系统的 I/O 引脚可以分为两类 : 输出引脚和输入引脚输出引脚用于输出高电压, 输入引脚用于扫描键盘状态如何设置输入引脚如果引脚用作输入端口, 数据方向寄存器的对应位应设置为 0 要设置外部连接源至高 Z 状态, 请使用外部上拉或下拉电阻器或者设置上拉寄存器的对应位输入模式有三种类型 : 数字输入 ADC 输入以及外围功能输入数字输入表示该端口用作通用 I/O ADC 输入表示该端口仅用作模拟输入外围功能输入表示该端口被外围功能用作输入, 例如外部中断输入如何设置输出引脚输出模式有两种类型 : 数字输出和外围功能输出数字输出表示该端口用作通用 I/O 外围功能输出表示该端口用作外围资源输出, 例如 8/16 位多功能定时器的输出 MCU-AN Z-10 - 第 9 页

10 第 4 章资源使用上拉寄存器在输入模式下,P0 和 PG 端口可通过编程上拉寄存器 (2.2.3) 启用内部上拉电阻 ( 大约 50KΩ, 参见数据表了解其具体取值 ) 初始值 0 断开与内部上拉电阻的连接烧写 1 至 PULx 寄存器的对应位启用电阻如果端口用作输出端口, 寄存器位的值没有意义, 上拉电阻被禁用 ( 例外 : 对于 I 2 C 引脚 SDA 和 SCL, 设置保留对于 UART 输出 SOT, 如果不是由线路驱动器提供, 则可以使用内部上拉电阻 ) 微型控制器处于停止或定时器模式下时, 上拉电阻被禁用如果引脚用作 ADC 输入, 电阻也被禁用如果外部引脚被外部总线接口使用, 则不能使用内部上拉寄存器 MCU-AN Z-10- 第 10 页

11 第 5 章软件设计 5 软件设计本章描述了如何使用矩阵设计键盘 5.1 软件设计要实现此功能, 首先初始化 I/O 寄存器, 并禁用 AD 输入, 然后启用定时器中断消除抖动输出 I/O 引脚输出高电压,MCU 等待输入信号参见硬件电路, 如果按键被按下,MCU 将扫描该信息, 并执行对应的按键功能流程图如下所示 MCU-AN Z-10 - 第 11 页

12 第 5 章软件设计图 5-1: 使用矩阵设计键盘的流程图 MCU-AN Z-10- 第 12 页

13 第 6 章代码示例 6 代码示例本章描述了使用矩阵开发键盘的代码示例以下代码基于 MB 说明了如何使用 I/O 端口开发键盘功能端口 0 用于检测按键状态输入默认级别为高 /* THIS SAMPLE CODE IS PROVIDED AS IS AND IS SUBJECT TO ALTERATIONS. */ /* FUJITSU SEMICONDUCTOR ACCEPTS NO RESPONSIBILITY OR LIABILITY */ /* FOR ANY ERRORS OR ELIGIBILITY FOR ANY PURPOSES. */ /* (C) Fujitsu Semiconductor (Shanghai) Co., LTD. */ /* */ /* Give a example for basic I/O matrix */ #include "../MB95200_IO/mb95200.h" void timer_init(void) T01DR = 0x13; // 5000us T00DR = 0x88; TMCR0 = 0x10; // 16-bit T00CR0 = 0x81; // interval timer with continuous mode T00CR1 = 0xA0; // disable output, start timer /*P04 SCAN*/ void IO_restart(void) // PDR0 restart PDR0 = 0xFF; void P04_low(void) // Pin P04 begin to scan PDR0_P04 = 0; void Port_Value1(void) // Read and store PDR0 in value 1 port_value1 = PDR0; void Row_one_process(void) // key judge port_value2 = PDR0; // Read and store PDR0 in value 2 if(port_value2 == port_value1) switch(port_value2) case 0xEE: SW1(); case 0xED: SW2(); case 0xEB: SW3(); case 0xE7: SW4(); /* P05 scan*/ void P05_low(void) // Pin P05 begin to scan PDR0_P05=0; MCU-AN Z-10 - 第 13 页

14 第 6 章代码示例 void Row_two_process(void) // key judge port_value2 = PDR0; if(port_value2 == port_value1) switch(port_value2) case 0xDE: SW5(); case 0xDD: SW6(); case 0xDB: SW7(); case 0xD7: SW8(); /* P06 scan*/ void P06_low(void) // Pin P06 begin to scan PDR0_P06=0; void Row_three_process(void) // key judge port_value2 = PDR0; if(port_value2 == port_value1) switch(port_value2) case 0xBE: SW9(); case 0xBD: SW10(); case 0xBB: SW11(); case 0xB7: SW12(); /* P07 scan*/ void P07_low(void) // Pin P07 begin to scan PDR0_P07=0; void Row_four_process(void) // key judge port_value2 = PDR0; if(port_value2 ==port_value1) switch(port_value2) case 0x7E: SW13(); case 0x7D: SW14(); case 0x7B: SW15(); case 0x77: SW16(); MCU-AN Z-10- 第 14 页

15 第 6 章代码示例 void SW1(void) // Key Process void SW16(void) interrupt void Timer_Interrupt (void) //key scan process T00CR1_IF=0; timer_counter++; if(timer_counter==0) // PDR0 restart IO_restart(); if(timer_counter==4) // P04 begin to scan P04_low(); if(timer_counter==5) // Read and store PDR0 Port_Value1(); if(timer_counter ==9) // Read and store PDR0 and judge keypressed Row_one_process(); if(timer_counter==10) // PDR0 restart IO_restart(); if(timer_counter==14) // P05 begin to scan P05_low(); if(timer_counter==15) // Read and store PDR0 Port_Value1(); if(timer_counter==19) // Read and store PDR0 and judge keypressed Row_two_process(); if(timer_counter==20) // PDR0 restart IO_restart(); if(timer_counter==24) // P06 begin to scan P06_low(); if(timer_counter==25) // Read and store PDR0 Port_Value1(); MCU-AN Z-10 - 第 15 页

16 第 6 章代码示例 if(timer_counter==29) // Read and store PDR0 and judge keypressed Row_three_process(); if(timer_counter==30) // PDR0 restart IO_restart(); if(timer_counter==34) // P07 begin to scan P07_low(); if(timer_counter==35) // Read and store PDR0 Port_Value1(); if(timer_counter==39) // Read and store PDR0 and judge keypressed Row_four_process(); if(timer_counter==40) // PDR0 restart IO_restart(); if(timer_counter>=41) // Timer_counter restart timer_counter=0; void clock_select(void) SYCC = 0x00; WATR = 0x00; STBC = 0x01; SYCC2= 0xF4; void main(void) InitIrqLevels(); EI(); timer_counter =0; DDR0 = 0xF0; //P00~P03= in P04~P07=out AIDRL = 0xFF; //Port input enable clock_select(); //Main clock select timer_init(); //Timer initialize while(1); MCU-AN Z-10- 第 16 页

17 第 7 章性能评估 7 性能评估如上所述, 消除抖动的方法有两种 : 硬件法和软件法尽管硬件法的代码非常简单, 仅使用定时器计时器的效果并不好, 因为系统不能扫描沿比较起来, 软件方法更加有用 MCU-AN Z-10 - 第 17 页

18 第 8 章更多信息 8 更多信息关于富士通半导体更多的产品信息, 请访问以下网站 : 英文版本地址 : 中文版本地址 : MCU-AN Z-10- 第 18 页

19 第 9 章附录 9 附录图 2-1: 使用矩阵设计键盘的电路... 6 图 3-1: 抖动消除的时序图... 7 图 5-1: 使用矩阵设计键盘的流程图 MCU-AN Z-10 - 第 19 页

Microsoft Word - mcu-an z-11.doc

Microsoft Word - mcu-an z-11.doc 富士通微电子 ( 上海 ) 有限公司应用笔记 MCU-AN-500007-Z-11 F²MC-8FX 家族 8 位微控制器 MB95200H/210H 系列外部中断应用笔记外部中断 V1.1 变更履历变更履历日期作者修正记录 2008-03-20 Levi Zhang V1.0, 第一版 2008-07-18 Levi.Zhang V1.1, 在第 6 章更多信息中添加 URL; 更新了一些样本程式