将MAX6954和MAX6955的键盘扫描扩展至32键以上

摘要：本应用笔记介绍了一种扩展扫描的方法，可以扩展MAX6954和MAX6955 LED显示驱动器的键盘扫描范围，从32键扩展到80键。

MAX6954/MAX6955是4线或2线串行接口的LED驱动器，可以控制7段、14段或16段LED或一个16x8的LED矩阵。驱动器还包括5个I/O扩展(GPIO)端口，以及用这些端口自动扫描32个按键、消除按键抖动的所有逻辑控制。另外一个功能选项是通过一个中断引脚通知系统处理器消除键抖。本文介绍的扩展按键扫描方案(从32键扩展到80或更多个按键)需要增添额外的二极管。

表1. MAX6954/MAX6955的标准32键连接

	P0	P1	P2	P3
LED Output O0	SW A1	SW B1	SW C1	SW D1
LED Output O1	SW A2	SW B2	SW C2	SW D2
LED Output O2	SW A3	SW B3	SW C3	SW D3
LED Output O3	SW A4	SW B4	SW C4	SW D4
LED Output O4	SW A5	SW B5	SW C5	SW D5
LED Output O5	SW A6	SW B6	SW C6	SW D6
LED Output O6	SW A7	SW B7	SW C7	SW D7
LED Output O7	SW A8	SW B8	SW C8	SW D8

图1. MAX6954/MAX6955的标准32键连接

表1和图1给出了MAX6954/MAX6955的标准8键连接。键切换电路按照4 x 8矩阵(4列、8行)读取32个按键的状态。键盘阵列的8行由8个LED阴极驱动器输出(LED输出O0至LED输出O7)驱动。作为多层LED驱动的一部分，这些LED阴极驱动输出依次拉至低电平320μs (标称值)(顺序驱动LED)。这些驱动器输出分别用来拉低键开关的一端，键的另一端连接在4个输入引脚(P0至P3)，这4个输入引脚从内部拉至MAX6954/MAX6955的高电平V+。按下开关时，P0、P1、P2或P3将由相应的LED输出Ox拉至低电平，MAX6954/MAX6955检测按键，并为按键提供去抖。

多个按键被同时按下时，与开关串联的二极管可以防止2个或多个LED阴极驱动输出短路。例如，同时按下SW A1和SW A2时，与按键串联的二极管可以避免LED输出O0与LED输出O1短路，因为在任何情况下至少有一个二极管为反向偏置。二极管采用的是低成本、共阳极的BAW56，SOT23封装。

MAX6954/MAX6955随时判断32个按键按下或释放的动作，器件内部仅为指示这32个按键的状态提供了寄存器。从这一点看，在MAX6954/MAX6955的设计中似乎没有办法扩展扫描电路，需要寻找一种全新的设计方案。

针对这种特殊情况，我们发掘了一种冗余情况。许多应用中只需要了解某一个按键是否被按下。通常，同时按下两个按键的情况被认为是错误的键输入，或者是进入工厂诊断模式。这种两个按键同时按下的情况是一种“冗余”情况，我们把新增按键连接成好像某一对儿键被同时按下的情况，表2和图2所示电路通过组合P0、P1、P2和P3扩充了16个按键。例如，当SW AB1按下时，对于MAX6954/MAX6955而言，所表现出来的状态与SW A1和SW B1同时按下的情况相同。只要每对儿按键(如SW A1和SW B1)的物理位置不相邻，这种扩展架构即可有效工作。软件设计应保证在MAX6954/MAX6955的最小去抖周期内响应按键的/IRQ，保证每个对应于按键扫描的结果都经过适当的分析处理。如果软件对/IRQ响应较慢，将无法区分同时按下两个按键的情况(鉴别增添的按键状态)和顺序按下相同的两个按键的情况。无论是哪种情况，按键去抖寄存器0x08-0x0B将简单地显示每个键位置位。

表2. MAX6954/MAX6955扩展后的48键连接

	P0	P1	P2	P3	P0 P1	P2 P3
LED Output O0	SW A1	SW B1	SW C1	SW D1	SW AB1	SW CD1
LED Output O1	SW A2	SW B2	SW C2	SW D2	SW AB2	SW CD2
LED Output O2	SW A3	SW B3	SW C3	SW D3	SW AB3	SW CD3
LED Output O3	SW A4	SW B4	SW C4	SW D4	SW AB4	SW CD4
LED Output O4	SW A5	SW B5	SW C5	SW D5	SW AB5	SW CD5
LED Output O5	SW A6	SW B6	SW C6	SW D6	SW AB6	SW CD6
LED Output O6	SW A7	SW B7	SW C7	SW D7	SW AB7	SW CD7
LED Output O7	SW A8	SW B8	SW C8	SW D8	SW AB8	SW CD8

每个附加按键需要一个双二极管(如低成本、共阴极的BAV70，SOT-23封装), 按下开关时，P0和P1或P2和P3被同时拉低。


图2. MAX6954/MAX6955扩展后的48键连接

图2和表2通过组合P0、P1、P2和P3扩充了16个按键。实际上，对于P0-P3键扫描输入还存在另外四种可能的两键组合方式。如果使用了6种两键组合方式，按键数量将增加到80个，如表3所示。图3给出了6个附加按键在LED输出O0行的连接方式。每个附加按键需要一个双二极管。

表3. MAX6954/MAX6955扩展后的80键连接

	P0	P1	P2	P3	P0 P1	P0 P2	P0 P3	P1 P2	P1 P3	P2 P3
LED Output O0	SW A1	SW B1	SW C1	SW D1	SW AB1	SW AC1	SW AD1	SW BC1	SW BD1	SW CD1
LED Output O1	SW A2	SW B2	SW C2	SW D2	SW AB2	SW AC2	SW AD2	SW BC2	SW BD2	SW CD2
LED Output O2	SW A3	SW B3	SW C3	SW D3	SW AB3	SW AC3	SW AD3	SW BC3	SW BD3	SW CD3
LED Output O3	SW A4	SW B4	SW C4	SW D4	SW AB4	SW AC4	SW AD4	SW BC4	SW BD4	SW CD4