基于GPIO的按鍵板實(shí)現(xiàn)方案

介紹簡單的ADC實(shí)現(xiàn)，需要IC提供一個額外的ADC。但出于IC成本的考慮，無法提供這個的ADC時，但提供了多個額外的GPIO（General Purpose Input Output：雙向的：可以為輸入/輸出，只有兩個狀態(tài)High/Low），就可以使用本篇的實(shí)現(xiàn)方法了。

基于GPIO的按鍵板

基于GPIO的按鍵板實(shí)現(xiàn)，需要提供額外的GPIO口供使用。GPIO口足夠多的話可以一個按鍵對應(yīng)一個GPIO，不夠多的時候可以使用矩陣掃描方式實(shí)現(xiàn)，若可供使用的GPIO連矩陣掃描方式都不滿足，還可以增加二極管來進(jìn)一步擴(kuò)展成2個GPIO實(shí)現(xiàn)6個按鍵，本節(jié)將簡單介紹這些方法。另外還可以通過擴(kuò)展GPIO的方法來實(shí)現(xiàn)，將在下一篇幅中專門介紹。

嵌入式開發(fā)中，GPIO是最常用的控制接口，普通GPIO只具有High/Low兩個狀態(tài)，我們可以對其進(jìn)行Read/Write操作。

1：足夠多的GPIO供使用

則每個按鍵對應(yīng)一個GPIO口，電路設(shè)計(jì)可以保證：無按鍵動作GPIO口為Low，有按鍵動作GPIO口為High，或者相反。軟件設(shè)計(jì)只需要逐個掃描每個GPIO口的狀態(tài)，就可以知道某個按鍵是否有動作。

2：有限的GPIO供使用：使用矩陣掃描按鍵方式是最常見的方案。

其原理如下：任意兩個GPIO之間連接一個按鍵，比如GPIO_1 & GPIO_2，其默認(rèn)狀態(tài)為Low，按鍵按下的話，兩者就連通了，這就意味著，我們可以先給GPIO_1一個High信號，接著去讀取GOIO_2，如果得到High，則這個按鍵被按下了，否則就是沒有按鍵動作。

數(shù)學(xué)告訴我們，基于這種方案的N個GPIO口，最多可以實(shí)現(xiàn)N*(N-1)/2個按鍵，也就是N的組合數(shù)。如下圖：4個GPIO（A/B/C/D）實(shí)現(xiàn)6（KEY_1…KEY_6）個按鍵的原理圖

變成也是比較簡單了，給個C代碼如下：

這里通過適當(dāng)?shù)牧鞒淘O(shè)計(jì)，可以使得代碼緊湊有序。在按鍵比較少的情況下，一個挨著一個的去讀寫的方法也不錯，但在較多按鍵的時候，上面代碼的流程設(shè)計(jì)就比較具有優(yōu)勢了。能夠在1分鐘內(nèi)，看明白為什么使用 i*k+k-1 作為返回索引，我相信你的邏輯能力很OK。

3：進(jìn)一步擴(kuò)展---2個GPIO實(shí)現(xiàn)6個按鍵

如果在你的設(shè)計(jì)中，GPIO口的數(shù)量很有限，不能滿足矩陣掃描方式的需要，那么你有兩種選擇：1 擴(kuò)展GPIO口，下一篇幅中將專門討論；2 增加一些二極管來進(jìn)一步擴(kuò)充矩陣掃描方式的能力。我們這里討論一個2個GPIO實(shí)現(xiàn)6個按鍵的方法，原理圖如下：

這種實(shí)現(xiàn)方法實(shí)際上就是利用了二極管的單向?qū)ㄌ匦?，使得我們可以區(qū)分更多的按鍵，分析如下：

1：Write GPIO_1=1 & GPIO_2=1，接著Read if GPIO_1==0 & GPIO_2==0，則為 KEY_3；

if GPIO_1==0 & GPIO_2==1，則為 KEY_1；

if GPIO_1==1 & GPIO_2==0，則為 KEY_2；

2：Write GPIO_1=0 & GPIO_2=1, 接著Read if GPIO_2==0，則為 KEY_4 or KEY_6；

需要進(jìn)一步判斷：Write GPIO_1=1 & GPIO_2=0 然后Read：if GPIO_1==0 則為 KEY_4；

if GPIO_1==1 則為 KEY_6；

3：反序執(zhí)行步驟2，可以區(qū)分出 KEY4 & KEY5。

明白了原理，軟件編程實(shí)現(xiàn)就比較簡單了，給出一個實(shí)現(xiàn)如下：

在這個編程實(shí)現(xiàn)里，在寫操作之后，可能需要適當(dāng)?shù)腄elay以使得其狀態(tài)穩(wěn)定；若是基于總線的嵌入式系統(tǒng)，也需要在函數(shù)退出前釋放總線。

3：總結(jié)與討論

基于矩陣掃描方式的按鍵板實(shí)現(xiàn)，是很最常用的。在GPIO口比較緊缺的情況下，可以通過在電路中適當(dāng)增加幾個二極管來解決。如果這樣還不能解決，就必須設(shè)法擴(kuò)展GPIO了，稍后討論。

下面給出了一個很不錯的 矩陣掃描+二極管擴(kuò)展 的電路圖，你能為它寫一個驅(qū)動嗎？相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性哦，試試看吧……

編輯：hfy