應(yīng)用CY8C21534設(shè)計(jì)通用操作面板

摘要： 以實(shí)例的形式給出了基于CY8C21534的通用面板設(shè)計(jì)，并給出了幾個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 通用操作面板；感應(yīng)按鍵；CY8C21534

引言

Cypress公司的CY8C21534是一個(gè)帶有非常豐富感應(yīng)按鍵功能的單片機(jī)芯片，多數(shù)IO口都可以配置為感應(yīng)按鍵輸入或普通TTL電平輸入/輸出的功能，并且有豐富的內(nèi)部資源。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，操作面板是面向用戶的最重要的交互界面，其操作性能的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的感觀性能。良好的操作界面，可以使用戶提高對(duì)產(chǎn)品的信心，并大大提高購(gòu)買率。

另外，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，通用化的設(shè)計(jì)往往是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)速度和性能的最有效的方式。

為了滿足上述要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款通用的帶有感應(yīng)按鍵功能的面板，根據(jù)我們產(chǎn)品的需要，面板應(yīng)提供9個(gè)感應(yīng)按鍵，能驅(qū)動(dòng)64段LED顯示，有蜂鳴器驅(qū)動(dòng)，并有與控制板進(jìn)行信息交換的接口。
通用操作面板設(shè)計(jì)的基本思路主要集中在通用上，通用包括兩個(gè)方面：一是硬件通用，設(shè)計(jì)一個(gè)操作面板可以適應(yīng)很多的產(chǎn)品。二是軟件的通用，通用板不關(guān)心按鍵具體功能和顯示的具體內(nèi)容，把程序設(shè)計(jì)成通用的。

因?yàn)槊姘遄钪匾墓δ芫褪歉袘?yīng)按鍵功能，所以我們采用了高性能的CY8C21534，考慮到CY8C21534有效的IO口線只有24個(gè)，所以擴(kuò)展了一片74HC595來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示段，這樣需要至少2個(gè)IO口；還需要8個(gè)IO口來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示行；操作面板與控制板通訊采用I2C方式，再增加一條按鍵有效指示線，則通訊接口需要3個(gè)IO；9個(gè)按鍵使用9個(gè)IO，這樣方便以后其他的擴(kuò)展；一個(gè)IO口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器；另外一個(gè)IO口做按鍵處理用，保證按鍵的抗干擾能力；這樣24個(gè)IO剛好可以滿足要求。

硬件設(shè)計(jì)

圖1為通用操作面板原理圖。圖中，S1~S9為感應(yīng)按鍵的感應(yīng)區(qū)域，U101為顯示組件(在設(shè)計(jì)中采用的是一體化的顯示組件)，CN101為與控制板的接口，同時(shí)也是在線燒寫程序的接口。

圖1  通用操作面板原理圖

只要按鍵對(duì)應(yīng)口線不變，按鍵可以排列在通用操作面板任何位置。

顯示組件可以是分離器件組成，連接關(guān)系只要滿足圖中COM1~8和SEG1～8對(duì)應(yīng)就可以了，其中COM1~8是顯示的行掃描端，SEG1~8是顯示段碼驅(qū)動(dòng)端。64段可以組合成8段數(shù)碼管，也可以是獨(dú)立的LED指示燈按照行列方式連接。注意，在圖中的連接關(guān)系中，顯示部件必須是共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的。

軟件設(shè)計(jì)

軟件分成如下幾個(gè)主要部分：
顯示掃描部分—負(fù)責(zé)把顯示數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)關(guān)系送出。

需要開辟一個(gè)顯示緩沖區(qū)，用來(lái)保存接收到的顯示內(nèi)容，定義為Dis_buf[8]，共8個(gè)字節(jié)，64段需要8個(gè)字節(jié)，按照每行一個(gè)字節(jié)保存，規(guī)定Dis_buf[0] 對(duì)應(yīng)COM1行，Dis_buf[1]對(duì)應(yīng)COM2行，依此類推，Dis_buf[7]對(duì)應(yīng)COM8行。

在定時(shí)掃描里，按照行列關(guān)系掃描顯示即可，具體顯示內(nèi)容則由控制板通過通訊接口發(fā)來(lái)。

這部分程序流程比較簡(jiǎn)單，但操作要點(diǎn)需要特別注意：先關(guān)閉所有顯示行，根據(jù)掃描行標(biāo)志送出掃描段碼，再打開對(duì)應(yīng)的掃描行，點(diǎn)亮顯示，最后掃描行標(biāo)志加1。

按鍵掃描部分—負(fù)責(zé)掃描按鍵狀態(tài)，并把掃描結(jié)果保存在緩沖區(qū)，以便控制板查詢。

開辟一個(gè)2字節(jié)的按鍵緩沖區(qū)Key_buf[2]，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，例如規(guī)定Key_buf[0]的最低位對(duì)應(yīng)S1……，Key_buf[0]的最高位對(duì)應(yīng)S8，Key_buf[1]的最低位對(duì)應(yīng)S9，其余保留備用。

CY8C21534定時(shí)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，并把去抖動(dòng)后的結(jié)果保存在按鍵緩沖區(qū)，規(guī)定“1”為按鍵按下，“0”為按鍵抬起。

需要說明的是，按鍵是否按下，是通過讀CY8C21534內(nèi)部寄存器的值來(lái)確定的，這與普通機(jī)械按鍵按下判斷電平高低是不同的。

與控制板通訊部分—負(fù)責(zé)接收控制板的顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)接受控制板查詢按鍵狀態(tài)的指令，發(fā)出按鍵狀態(tài)數(shù)據(jù)。

通訊采用I2C接口，并且通用操作面板上的CY8C21534工作在從模式，控制板上的單片機(jī)I2C接口工作在主模式。

我們規(guī)定通訊協(xié)議如下：

寫顯示數(shù)據(jù)

先寫入地址(0xA2)。再依次寫入顯示數(shù)據(jù)1~顯示數(shù)據(jù)8，蜂鳴器狀態(tài)字節(jié)按照IIC協(xié)議模式，依次寫入上述10個(gè)字節(jié)即可。

顯示數(shù)據(jù)1~8分別對(duì)應(yīng)COM1~8行，蜂鳴器狀態(tài)字節(jié)表示蜂鳴器是否鳴響，當(dāng)最低位為1時(shí)，蜂鳴器鳴響，為0時(shí)停止鳴響，其余的為保留備用。

讀按鍵狀態(tài)

先寫入地址(0xA3)，再依次讀出2個(gè)字節(jié)即可。

這部分程序的流程比較簡(jiǎn)單，屬于CY8C21534內(nèi)部功能，基本思路為：
I2C收到數(shù)據(jù)后會(huì)產(chǎn)生中斷，CY8C21534響應(yīng)中斷后，判斷是寫入顯示數(shù)據(jù)還是讀按鍵狀態(tài)，如果是寫數(shù)據(jù)，則讀出I2C數(shù)據(jù)接收寄存器值，寫入對(duì)應(yīng)顯示緩沖區(qū)Dis_buf[i]即可。全部接收完8個(gè)顯示數(shù)據(jù)，則把顯示緩沖區(qū)Dis_buf[i]的值轉(zhuǎn)入Dis_buf_out[i]，供顯示掃描程序用。

如果是讀按鍵狀態(tài)，則把按鍵狀態(tài)Key_buf[0]寫入發(fā)送寄存器，I2C模塊自動(dòng)發(fā)出數(shù)據(jù)發(fā)送完一個(gè)，再寫入Key_buf[1]繼續(xù)發(fā)送。

應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題