Spansion® 模拟和微控制器产品
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存在严重风险或危险，除非能够保证极高的安全性，否则可能对公众造成严重影响，甚至可能直接造成死亡、人员伤害、物品损坏或其他损失
的用途（如核设施的核反应控制、飞机飞行控制、空中交通控制、公共交通控制、医学生命支持系统、武器系统的导弹发射控制），或者(2) 不
允许出现故障的用途（如潜艇中继器和人造卫星）。请注意，对于您和 / 或任何第三方由于将产品用于上述用途而造成的任何索赔和损失，
Spansion 不承担任何责任。任何半导体设备都可能发生故障。您必须在自己的设施和装置中加入安全设计措施，如冗余、防火、防止电流过
载及其他异常运行情形等，以防由于此类故障而造成伤害、损坏或损失。如果根据日本 Foreign Exchange and Foreign Trade Law、美国US Export
Administration Regulations 或其他国家（地区）的适用法律的规定，本文档中介绍的任何产品是在出口方面受到特别限制的商品或技术，则这
些产品的出口必须预先得到相关政府的许可。
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富士通半导体（上海）有限公司
应用笔记
MCU-AN-500038-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
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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
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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-500038-Z-10- 第2页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
目录
目录
修改记录 ....................................................................................................................................... 2 目录 ............................................................................................................................................... 3 1 概要 .......................................................................................................................................... 5 2 硬件设计 .................................................................................................................................. 6 3 键盘开发 .................................................................................................................................. 7 3.1 矩阵电路的功能 ..................................................................................................................... 7 3.2 抖动消除 ................................................................................................................................. 7 3.3 抖动消除示例 ......................................................................................................................... 7 4 资源使用 .................................................................................................................................. 8 4.1 寄存器介绍 ............................................................................................................................. 8 4.1.1 端口数据寄存器（PDR） ..................................................................................... 8 4.1.2 数据方向寄存器（DDR） ..................................................................................... 8 4.1.3 上拉控制寄存器（PUL） ...................................................................................... 8 4.1.4 输入电平选择寄存器（ILSR） ............................................................................. 9 4.2 简介 .................................................................................................................................. 9 4.2.1 如何设置输入引脚 .................................................................................................. 9 4.2.2 如何设置输出引脚 .................................................................................................. 9 4.2.3 上拉寄存器 ............................................................................................................ 10 5 软件设计 ................................................................................................................................. 11 5.1 软件设计 ............................................................................................................................... 11 6 代码示例 ................................................................................................................................. 13 7 性能评估 ................................................................................................................................. 17 8 更多信息 ................................................................................................................................. 18 MCU-AN-500038-Z-10 - 第3页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
目录
9 附录 ......................................................................................................................................... 19 MCU-AN-500038-Z-10- 第4页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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-500038-Z-10 - 第5页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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-500038-Z-10- 第6页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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-500038-Z-10 - 第7页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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
4.1.1 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。
Pin 功能
PDRx_yz
0
Pin state low (VSS)
1
Pin state high (VDD)
4.1.2 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。
外围功能输出
DDRx_yz
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
4.1.3 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-500038-Z-10- 第8页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
第 4 章 资源使用
4.1.4 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
0x04
CMOS
0x00
迟滞
VIL
VIH
0.3 VCC
0.7 VCC
0.3 VCC
0.7 VCC
注意：只有 PDR0_P04 有此功能。
简介
4.2
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。
4.2.1 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。
4.2.2 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-500038-Z-10 - 第9页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
第 4 章 资源使用
4.2.3 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 I2C 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-500038-Z-10- 第10页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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-500038-Z-10 - 第11页
使用矩阵的键盘开发 V1.0
第 5 章 软件设计
图 5-1： 使用矩阵设计键盘的流程图
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
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 MB2146-410-01 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();
break;
case 0xED: SW2();
break;
case 0xEB: SW3();
break;
case 0xE7: SW4();
break;
}
}
}
/* P05 scan*/
void P05_low(void)
// Pin P05 begin to scan
{
PDR0_P05=0;
}
MCU-AN-500038-Z-10 - 第13页
*/
*/
*/
*/
*/
使用矩阵的键盘开发 V1.0
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();
break;
case 0xDD: SW6();
break;
case 0xDB: SW7();
break;
case 0xD7: SW8();
break;
}
}
}
/* 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();
break;
case 0xBD: SW10();
break;
case 0xBB: SW11();
break;
case 0xB7: SW12();
break;
}
}
}
/* 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();
break;
case 0x7D: SW14();
break;
case 0x7B: SW15();
break;
case 0x77: SW16();
break;
}
}
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
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();
}
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
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;
AIDRL = 0xFF;
clock_Select();
timer_init();
while(1);
//P00~P03= in P04~P07=out
//Port input enable
//Main clock select
//Timer initialize
}
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
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。
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
第 8 章 更多信息
8 更多信息
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英文版本地址：
http://www.fujitsu.com/cn/fsp/services/mcu/mb95/application_notes.html
中文版本地址：
http://www.fujitsu.com/cn/fss/services/mcu/mb95/application_notes.html
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使用矩阵的键盘开发 V1.0
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 ..................................................................................... 12
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