基于Verilog HDL的键盘控制器设计开题报告

1. 研究目的与意义

智能手机的大脑是基带处理器(baseband)，内置微型处理器和专用信号处理电路。依靠基带控制器的先进设计，通用输入/输出口(gpio)可用来实现按键开关功能。

目前，专用键盘控制器ic已广泛用于智能手机。这些专用键盘控制器之所以排上用场，原因在于基带芯片的gpio资源非常有限。比如，有时为了节约成本，用户将本来用于功能电话的基带芯片应用到了智能手机的设计；有时则是为了减少基带控制器与键盘之间的连接线数量，特别是对于滑盖手机，基带处理器和键盘分布在不同的pcb上。键盘控制器通常由i2c总线或spi总线连接到基带处理器。

键盘控制器的功能可用现有的gpio芯片或使用传统的按键扫描微型单片机实现。一些专有的键盘控制器也采用传统的按键扫描方式。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

本次设计的几个核心模块：键盘扫描顶层模块，键盘扫描模块和输入输出模块（本次键盘控制器的设计包括多个扫描输入端和扫描结果输出端），设定模块，显示模块，操作模块。课题的关键就在于实现各个模块的功能。

难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

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，而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，因此，高端手机迫切需要一种便捷的输入界面。qwerty键盘的推出解决了这个问题，它以其齐全的按键分布能够让使用者轻易直接输入想要的内容，为此这种手机键盘大受欢迎。qwerty键盘又称为全功能键盘，其按键分布与pc键盘基本相同，主要包括26个英文字母、数字o～9、方向控制、回车、ctrl、alt和符号键等，完全可实现pc键盘的输人和操作。qwerty凭借其独特的外观、出色的商务功能、另类的 qwerty键盘，以及本身的智能性、娱乐性、前卫性，目前已在手机世界占有重要地位。新一代以gphone为代表的智能手机均配备了qwerty键盘。随着手机市场的不断深化，已有很多品牌涉足其中，其中不乏诺基亚、三星、摩托罗拉等国际知名大品牌。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。walter chen写到了max7349和max7359的编程，fifo寄存器的设置以及消息的处理。walter chen提到的无源扫描-低emi相较于传统键盘扫描方式的优势（可以省去emi滤波器。使用低emi开关控制器能提升系统的整体性能并降低成本）。

android智能手机操作系统已经成为最流行的智能手机操作系统，而android系统的键盘驱动的开发是非常重要的一个模块。李林详细的给出了android系统得手机键盘驱动与实现以及基于pxa920键盘控制器的配制方法。其中详细的写到了pxa920键盘控制器的特性，功能结构，接口信号，功能配置以及控制器对于矩阵键盘的支持，还包括硬件连接设计，键盘驱动程序主题结构和中断处理。

4. 研究方案

主要设计包括模块的设计，输入输出信号以及键盘控制器接口寄存器。手机键盘通常被安排成矩阵结 构，所以首先设计输入输出端，输入端由键盘送到嵌入式控制器。设计的模块主要包括键盘扫描顶层模块，键盘扫描模块和输入输出模块，设定模块，显示模块，操作模块。

在fpga调试时，当键盘的案件被按下和取消，用signal tap抓取波形会看到明显的抖动。因此，键盘扫描模块的核心设计为键盘防抖。键盘控制器定期的扫描键盘，当连续n次检测到键盘的keyout[]变为一个非0x3ff时，缺人键被按下，产生终端。通知处理器进行处理。

键盘控制器框图如下：

5. 工作计划

第 1 周： 查找文献和翻译文献第 2 周： 撰写开题报告第 3 周： 电路系统的总体设计和规划第 4 周： 电路模块的设计第 5 周： 各模块的 Modelsim 电路仿真 第 6 周： 系统电路仿真与调试第 7 周： 芯片电路模块的设计第 8 周： 芯片电路模块的仿真第 9 周： 芯片电路的版图设计第 10 周：芯片电路的模拟与验证第 11 周：规整毕设资料，撰写论文第 12 周：提交论文第 13 周：准备答辩第 14 周：毕设结束工作