智能手机全键盘控制器及其编程

　　1 引言

    智能手机（Smartphone），是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称。

　　随着智能手机逐步普及，3G服务不断完善，利用手机上网、收发电子邮件已逐步成为一种时尚；但常见的手机键盘仅有简单的功能和数字按键，而输入复杂的汉字、符号时需繁琐切换，输入速度减缓，所以，高端手机迫切需要一种便捷的输入界面。由于键盘扫描需占用大量GPIO，而手机中无论是基带控制器还是应用处理器受到器件引脚数的限制，因此能够提供的GPIO数目十分有限，通常需要外扩 GPIO来实现键盘扫描，这会占用大量软件资源并增加许多功耗。因此，Maxim公司针对这一问题先后推出两代全键盘控制器MAX7349和 MAX7359。

　　2 MAX7349和MAX7359编程

　　MAX7349和MAX7359均可管理多达64个按键，采用Maxim专有的低电压、低EMI静态按键扫描技术，并将去抖后的扫描结果编成键值，依据按键的键序将键值消息存放在FIFO中，手机处理器在适当的时候读取FIFO中的键值消息，即使处理器没有及时处理按键事件，按键消息也不会丢失，这对通常采用非实时操作系统的智能手机来说非常重要。与MAX7349相比，MAX7359增加了按键释放检测功能，即每次按下和释放按键都会生成一个键值消息，可以更简便实现多键同时输入及组合键功能。

　　MAX7359还具有自动休眠和自动唤醒功能，以使器件的功耗。一个休眠周期后，自动休眠功能将器件置于低功耗状态。发生按键事件时，自动唤醒功能设置MAX7359返回至正常工作模式。

　　以下是MAX7349的编程建议：

　　（1）建议避免使用0行0列的0号按键。

　　（2）MAX7349初始化，假设MAX7349设置I2C地址的AD0引脚接地，将MAX7349的I2C读／写地址设为0x71／0x70，其过程如下：

　　／*MAX7349初始化开始*／

　　I2C_Write（0x70，0x04，0x01，）； ／／关断

　　I2C_Write （0x70，0x01，0）； ／／9 ms去抖

　　I2C_Write（0x70，0x02，0）；  ／／禁止Autorepeat功能

　　I2C_Wirte（0x70，0x03，0x01）；   ／／使能硬件中断

　　I2C_Write（0x70，0x05，0）；  ／／防止意外输出，可省略

　　I2C_Write（0x70，0x04，0x81）；   ／／启动器件正常功能

　　／*MAX7349初始化结束*／

　　（3）每次收到硬件中断后，连续读FIFO寄存器（I2C_Write（0x70，0x00）；I2C_Read（0x71，变量）。注意此读操作是用于写FIFO寄存器地址0x00的写操作和读操作构成；如果连续读FIFO，则只需开始时进行写操作I2C_Write（0x70，0x00） 即可，FIFO寄存器地址不会自动递增），一直读到0x00的值全为0为止（建议避免使用0号按键），设一个读取次数（256次），如果来中断读取256次FIFO中还有非0值，就直接重启器件，执行如下操作：

　　I2C_Write（0x70，0x04，0x01）； ／／关断

　　12C_Write（0x70，0x04，0x81）； ／／启动器件正常功能

　　（4）关于按键释放检测，由于MAX7349无按键释放检测，对于组合键，长短键等特殊按键需求，需要软件配合来实现。实现方法如下：

　　每次收到硬件中断后通过I2C将FIFO读空，50 ms后将MAX7349重启，执行以下操作：

　　I2C_Write（0x70，0x04，0x01，）； ／／关断

　　I2C_Write（0x70,0x04，0x81）；／／启动器件正常功能

　　若随后未收到中断，或收到中断后一直读空FIFO，也未有与上相同的按键信息，则认为上次按键释放，向上层软件发一个按键释放信息。如果收到中断后读FIFO中有与上次相同的按键信息，则继续重复“读空FIFO，等50 ms重启器件”的步骤。

　　（5）根据经验，在I2C总线工作不正常时尝试通过设置0x04寄存器的D0位使能或禁止总线超时功能。MAX7359南于增加了按键释放检测功能，即按下和释放按键都产成一个键值信息，所以要比MAX7349的软件处理更简单，关于MAX7359的编程建议如下：

　　①避免使用的按键 MAX7359修改按键信息FIFO（寄存器地址为：0x00）为空时的缺省值，由MAX7349的0x00改成MAX7359的0x3f。所以如果设计使用新的MAX7359。

　　②MAX7359初始化MAX7359初始化过程如下（假设MAX7359设置I2C地址的AD0引脚接地，将MAX7359的I2C读／写地址设为Ox71／0x70）；

　　／*MAX7359初始化开始*／

　　I2C_Write（0x70，0x01，0x08）； ／／关断，开始初始化

　　I2C_Write（0x70，0x02，0x01）； ／／10 ms去抖，可调

　　I2C_Write（0x70，0x03，0x01）； ／／按键消息FIFO非空则触发中断

　　I2C_Wirte（0x70，0x04，0）； ／／防止错误触发GPIO

　　I2C_Write（0x70，0x05，0）； ／／关闭自动重复功能

　　I2C_Write（0x70，0x06，0）； ／／关闭自动关断功能，可根据需要打开自动关断功能，关断前的等待时间可设。

　　I2C_Write（0x70，0x01，0x88）； ／／启动器件正常功能

　　／*MAX7359初始化结束*／

　　3 读取按键消息

　　3.1 设置FIFO寄存器

　　收到硬件中断后，先通过写操作设置FIFO寄存器地址：0x00。

　　I2C_Write（0x70，0x00）：／／如果写FIFO地址之后没有对MAX7359其他控制寄存器的读写，则下次读FIFO寄存器，可不用再写FIFO地址。

　　I2C_Read（0x71，字节变量）；

　　…… ／／重复读FIFO直至读到代表

　　FIFO为空的0x3f，可以没一个次数，如256次，如果中断后读了256次FIFO里还有没读到0x3f，则软重启软重启过程如下：

　　I2C_Write（0x70，0x0 1，0x08）；

　　I2C_Write（0x70，0x01，0x88）；

　　3.2 FIFO消息的处理

　　处理读到的FIFO字节变量（假设变量名为：FIFO_BYTE）后，软件处理方法如下：

　　（1）将从FIFO收到的非0x3f的字节变量FIFO_BYTE和0x3f取与（AND 0x3f），结果值为按键值（即0至63号键中某一个被按下或释放）。

　　（2）再将该FIFO_BYTE和0x40取与（AND 0x40），结果为0则说明按键被按下，结果非0则说明按键被释放。如果硬件布线时使用了63号和62号键，FIFO_BYTE处理复杂，请软件设计工程师参考MAX7359编程指南的62号和63号键处理方法。

　　3.3 长按键处理

　　通常需要起一个定时器，定时检查还未收到键盘释放信息的键盘按下信息都是何时发生的，如果是当前时间减去按键按下的时间满足长按键时间，就可向上层软件发长按键消息。