專利名稱：通用串行總線接口的鍵盤控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計的領(lǐng)域，特別涉及一種適用于筆記本型計算機(jī)且具有通用串行總線接口的鍵盤控制電路。
背景技術(shù)：
數(shù)字時代的來臨，尤其是個人計算機(jī)的進(jìn)步，提高了人類的工作效率，而筆記本型計算機(jī)的快速發(fā)展，更為人類在工作或生活上帶來極大的便利。一般而言，計算機(jī)系統(tǒng)的周邊輸入輸出裝置是使用者與計算機(jī)溝通的橋梁，使用者在使用計算機(jī)時，利用計算機(jī)的周邊輸入裝置將指令輸入計算機(jī)，指示計算機(jī)需要執(zhí)行的工作，計算機(jī)在收到使用者的指令之后，就會依照指令執(zhí)行相關(guān)程序。在目前計算機(jī)的周邊輸入裝置中，鍵盤(keyboard)是最基本的裝置。鍵盤上有許多按鍵，每一個按鍵都對應(yīng)一個按鍵碼，按鍵碼可能代表一個字符或是一個功能。一般桌上型計算機(jī)用的鍵盤具有一片鍵盤控制芯片，當(dāng)使用者按下某一按鍵時，鍵盤控制芯片會將此按鍵所對應(yīng)的按鍵碼以數(shù)字信號的形式提供給計算機(jī)主機(jī)。
對筆記本型計算機(jī)而言，其本體上的小型鍵盤(keypad)并不含有前述的鍵盤控制芯片，相關(guān)的鍵盤控制功能是由筆記本型計算機(jī)里特有的嵌入式控制器(embedded controller)所負(fù)責(zé)執(zhí)行。嵌入式控制器實際上是一個功能強(qiáng)大的微處理器，除了鍵盤控制功能之外，還擔(dān)負(fù)其它的工作，例如電池的剩余電量的讀取、筆記本型計算機(jī)內(nèi)各個系統(tǒng)與組件電力使用的管理、屏幕面板亮度的控制、內(nèi)建鍵盤掃描的功能等其它功能。然而，與一般邏輯電路相比，嵌入式控制器的成本遠(yuǎn)比邏輯電路要高得多，并且嵌入式控制器必須通過計算機(jī)系統(tǒng)的基本輸入輸出系統(tǒng)(Basic Input/Output System，BIOS)才能順利地執(zhí)行鍵盤控制功能。因此，筆記本型計算機(jī)的制造廠商必須向提供BIOS的廠商支付專利使用費，以取得使用BIOS的程序代碼的授權(quán)。取得授權(quán)之后，制造廠商還必須設(shè)計軟件程序并配合BIOS才能達(dá)到鍵盤控制的目的。另外，當(dāng)設(shè)計上更換其它型式的小型鍵盤時，必須重新改寫軟件程序以符合新的按鍵排列方式和功能。
雖然可以考慮將嵌入式控制器擔(dān)當(dāng)?shù)墓δ苷系焦P記本型計算機(jī)的芯片組的中來降低筆記本型計算機(jī)的成本，但是為了搭配不同型式的小型鍵盤以保有設(shè)計上的靈活性，鍵盤控制功能可以簡單的邏輯電路配合極少量的非易失性存儲器來取代，如此也可節(jié)省相關(guān)專利使用費的支出。此外，采用通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)的接口以易于兼容于不同供貨商的芯片組，并且由于USB接口信號數(shù)目少，使得電路布局和機(jī)構(gòu)設(shè)計不易受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鍵盤控制電路，其具有通用串行總線接口，適用于筆記本型計算機(jī)本體上的小型鍵盤，能夠取代嵌入式控制器以降低制造成本，且易于搭配不同型式的鍵盤以保有設(shè)計上的靈活性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通用串行總線接口的鍵盤控制電路，適用于具有多個鍵盤按鍵的筆記本型計算機(jī)，其中包括映射裝置、移位寄存器、鍵盤矩陣電路、地址發(fā)生器、比較選擇單元以及接口轉(zhuǎn)換電路。映射裝置用以儲存數(shù)個按鍵碼，其中每一按鍵碼各自對應(yīng)于筆記本型計算機(jī)的一個鍵盤按鍵。移位寄存器根據(jù)起始信號和時鐘信號以產(chǎn)生參考信號和數(shù)個鍵盤掃描輸出信號。鍵盤矩陣電路連接移位寄存器以接收這些鍵盤掃描輸出信號，用以提供數(shù)個鍵盤掃描輸入信號，其中鍵盤掃描輸出信號和鍵盤掃描輸入信號可對應(yīng)到鍵盤按鍵，當(dāng)其中一個鍵盤按鍵被按下時，鍵盤矩陣電路觸發(fā)對應(yīng)的鍵盤掃描輸入信號。地址發(fā)生器分別連接于移位寄存器和鍵盤矩陣電路，用以接收參考信號及這些鍵盤掃描輸入信號，并且根據(jù)參考信號和被觸發(fā)的鍵盤掃描輸入信號而產(chǎn)生地址信號。比較選擇單元分別連接于地址發(fā)生器和映射裝置，用以接收地址信號，并且從映射裝置選取那些按鍵碼的中對應(yīng)于收到的這個地址信號的按鍵碼。接口轉(zhuǎn)換電路連接于比較選擇單元，用以轉(zhuǎn)換從比較選擇單元輸出的按鍵碼，以便符合通用串行總線(Universal SerialBus，USB)規(guī)格的差動信號對。


為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電路方框示意圖；以及圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的信號的時序圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
根據(jù)本發(fā)明，參考圖1所示的優(yōu)選實施例，適用于筆記本型計算機(jī)且具有通用串行總線(USB)接口的鍵盤控制電路100包括移位寄存器102、鍵盤矩陣電路104、濾波電路106、緩沖電路108、地址發(fā)生器110、比較選擇單元112、映射裝置114以及接口轉(zhuǎn)換電路116。為說明方便起見，在優(yōu)選實施例中，鍵盤矩陣電路104所支持的小型鍵盤(keypad)其按鍵數(shù)可達(dá)到128個，即鍵盤按鍵排列成垂直方向為16行、水平方向為8列(16×8)。移位寄存器102根據(jù)起始信號IN和時鐘信號CK，產(chǎn)生m個(m＝16)鍵盤掃描輸出信號SO_0～SO_15以及參考信號Xo。如圖2所示，移位寄存器102每16個時鐘信號CK會收到一個起始信號IN，當(dāng)收到IN信號時，移位寄存器102先觸發(fā)鍵盤掃描輸出信號SO_0產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，于此同時，輸出一個參考信號Xo。接著在下一個CK信號周期，移位寄存器102觸發(fā)鍵盤掃描輸出信號SO_1產(chǎn)生負(fù)脈沖，以此方式，根據(jù)時鐘信號CK依序地觸發(fā)其它的鍵盤掃描輸出信號，直到觸發(fā)最后一個鍵盤掃描輸出信號SO_15。然后在下一個CK信號周期，移位寄存器102再次收到起始信號IN，于是又觸發(fā)SO_0信號并同時輸出參考信號Xo，如此周期性地進(jìn)行上述的過程。換句話說，在收到這個起始信號和下一個起始信號到達(dá)的期間，移位寄存器102輪流觸發(fā)SO_0～SO_15信號，并且各個SO_0～SO_15信號的觸發(fā)相位皆不相同。
繼續(xù)參考圖1，鍵盤矩陣電路104連接移位寄存器102以接收鍵盤掃描輸出信號SO_0～SO_15，用來提供n個(n＝8)鍵盤掃描輸入信號SI_0～SI_7。如前所述，本文以16×8的鍵盤按鍵排列為例，因此鍵盤矩陣電路104可由16條行線路和8條列線路所構(gòu)成，這些列線路分別產(chǎn)生鍵盤掃描輸入信號SI_0～SI_7，而行線路則分別接收鍵盤掃描輸出信號SO_0～SO_15，且這些行線路和列線路形成16×8個接點，各個接點對應(yīng)到小型鍵盤上的所有鍵盤按鍵。因此鍵盤掃描輸出信號SO_0～SO_15和鍵盤掃描輸入信號SI_0～SI_7可以對應(yīng)于小型鍵盤上的每一個鍵盤按鍵，當(dāng)這些鍵盤按鍵其中之一被按下而引起其對應(yīng)的接點成為導(dǎo)通狀態(tài)時，鍵盤矩陣電路104觸發(fā)對應(yīng)的鍵盤掃描輸入信號。舉例來說，當(dāng)小型鍵盤上第2列、第3行的鍵盤按鍵被按下時，鍵盤矩陣電路104上的第2列線路、第3行線路形成的接點將因此而成為導(dǎo)通狀態(tài)，由于行線路會依序、快速收到由移位寄存器102周期性觸發(fā)的SO_0～SO_15信號，如圖2所示，此時連接第2列線路的SI_1信號會被觸發(fā)產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，其它鍵盤掃描輸入信號則不會有所反應(yīng)。
鍵盤按鍵被按壓松開后，會使鍵盤掃描輸入信號I_0～SI_7因彈跳而產(chǎn)生噪聲，如圖1所示，鍵盤控制電路100最好包括連接鍵盤矩陣電路104的濾波電路106，用以濾除鍵盤掃描輸入信號SI_0～SI_7的噪聲，再將已濾波的SI_0～SI_7信號經(jīng)由信號線FL0～FL7提供給緩沖電路108。緩沖電路108連接于濾波電路106和地址發(fā)生器110之間，用以放大已濾波的SI_0～SI_7信號，再將已放大濾波的SI_0～SI_7信號經(jīng)由信號線BL0～BL7提供給地址發(fā)生器110。地址發(fā)生器110從移位寄存器102接收參考信號Xo并從緩沖電路108接收已放大濾波的鍵盤掃描輸入信號SI_0～SI_7。映射裝置114則用以儲存多個按鍵碼，這些按鍵碼各自對應(yīng)于筆記本型計算機(jī)的各個鍵盤按鍵。由于每家筆記本型計算機(jī)制造廠商所生產(chǎn)的各種鍵盤，每個鍵盤按鍵在鍵盤上的位置以及排列方式都不相同，所以在鍵盤矩陣電路104上，每個接點所對應(yīng)的鍵盤按鍵也會隨著產(chǎn)品的不同而有所差異。因此，映射裝置114所儲存的鍵盤矩陣電路104上的接點與按鍵碼之間的對應(yīng)關(guān)系是也必須隨著不同的鍵盤而改變。映射裝置114可以是一種非易失性存儲器(Non-volatile Memory)，例如電可擦可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)，鍵盤矩陣電路104上各個接點與按鍵碼之間的對應(yīng)關(guān)系可以是通過寫入與擦除而程序化，并儲存在映射裝置114中。如此，即可依照不同廠商所生產(chǎn)的小型鍵盤其鍵盤按鍵的位置與排列方式，預(yù)先規(guī)劃、儲存鍵盤矩陣電路104上每個接點的位置與按鍵碼之間的對應(yīng)關(guān)系，使得每一家筆記本型計算機(jī)制造廠商所生產(chǎn)的鍵盤，都可以適用鍵盤控制電路100，提高不同產(chǎn)品之間的兼容性。
地址發(fā)生器110可以根據(jù)參考信號Xo和被觸發(fā)的鍵盤掃描輸入信號而產(chǎn)生地址信號Addr，用上述例子并配合圖2，若第2列、第3行的鍵盤按鍵被按下使連接第2列線路的SI_1信號被觸發(fā)，地址發(fā)生器110因此偵測到此鍵盤按鍵位于第2列，并且地址發(fā)生器110會計算收到參考信號Xo與SI_1信號觸發(fā)時間之間相隔的CK信號周期而知道按下的鍵盤按鍵位于第3行，據(jù)此，地址發(fā)生器110輸出地址信號Addr，其值代表被按壓的鍵盤按鍵對應(yīng)于鍵盤矩陣電路104上的接點位置。比較選擇單元112的多個狀態(tài)緩沖區(qū)，用以儲存多個狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且比較選擇單元112分別連接至地址發(fā)生器110和映射裝置114。一般筆記本型計算機(jī)所使用的小型鍵盤，每個鍵盤按鍵可能不僅代表一個功能，大多會代表兩種功能，可通過鍵盤上的一些特殊功能鍵的切換，以決定當(dāng)時被按下的鍵盤按鍵的正確輸出是什么。換句話說，鍵盤按鍵所代表的按鍵碼，會隨著其它特殊功能鍵的狀態(tài)而有所不同。例如，在正常狀態(tài)下，當(dāng)按下英文字母”A”的鍵盤按鍵時，鍵盤控制電路100輸出的按鍵碼應(yīng)當(dāng)代表小寫的英文字母”a”。若是按下Caps Lock，的后同樣按下英文字母”A”的鍵盤按鍵，此時輸出的按鍵碼應(yīng)當(dāng)代表大寫的英文字母”A”。若再按一次Caps Lock鍵，則鍵盤控制電路100輸出的按鍵碼又會代表小寫英文字母。因此，Caps Lock鍵就是切換英文字母大小寫的特殊功能鍵，除此之外，還有Shift鍵、Alt鍵、Fn鍵等特殊功能鍵。比較選擇單元112的狀態(tài)緩沖區(qū)分別存放這些特殊功能鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)收到的地址信號Addr及各個特殊功能鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)，比較選擇單元112可從映射裝置114選取對應(yīng)的按鍵碼。
接口轉(zhuǎn)換電路116連接到比較選擇單元112，用以轉(zhuǎn)換從比較選擇單元112輸出的按鍵碼KC為符合USB規(guī)格的差動信號對D+、D-。如此一來，鍵盤控制電路100通過接口轉(zhuǎn)換電路116，將被按壓的鍵盤按鍵其按鍵碼以USB差動信號對D+、D-傳送給筆記本型計算機(jī)中的橋式(bridge)邏輯芯片10做進(jìn)一步的處理。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明所提出的鍵盤控制電路100，除了可設(shè)計成一個獨立的電路系統(tǒng)之外，也能夠與其它的邏輯芯片，如芯片組的橋式邏輯芯片，整合在一起。
綜上所述，本發(fā)明的鍵盤控制電路100用簡單的邏輯電路配合極少量的非易失性存儲器來達(dá)到鍵盤控制功能，如此不但可以取代筆記本型計算機(jī)原有的嵌入式控制器，還可節(jié)省相關(guān)專利使用費的支出。再者，由于采用USB接口減少了接口信號數(shù)目，使得電路布局和機(jī)構(gòu)設(shè)計更加自由，更因為USB接口，使鍵盤控制電路100容易兼容于不同供貨商的芯片組。
雖然本發(fā)明已通過一具體實施例做上述披露，但其僅為了便于說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限定于該實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作細(xì)微的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以后附的權(quán)利要求書所規(guī)定的內(nèi)容為準(zhǔn)。
本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種通用串行總線接口的鍵盤控制電路，適用于具有多個鍵盤按鍵的筆記本型計算機(jī)，該鍵盤控制電路至少包含映射裝置，用以儲存多個按鍵碼，其中這些按鍵碼各自對應(yīng)于該筆記本型計算機(jī)的這些鍵盤按鍵；移位寄存器，用于根據(jù)一起始信號和一時鐘信號產(chǎn)生多個鍵盤掃描輸出信號以及一參考信號；鍵盤矩陣電路，連接該移位寄存器以接收這些鍵盤掃描輸出信號，用以提供多個鍵盤掃描輸入信號，其中這些鍵盤掃描輸出信號和這些鍵盤掃描輸入信號對應(yīng)于這些鍵盤按鍵，當(dāng)這些鍵盤按鍵其中之一被按下時，該鍵盤矩陣電路觸發(fā)對應(yīng)的該鍵盤掃描輸入信號；地址發(fā)生器，分別連接于該移位寄存器和該鍵盤矩陣電路，用以接收該參考信號及這些鍵盤掃描輸入信號，且根據(jù)該參考信號和被觸發(fā)的該鍵盤掃描輸入信號而產(chǎn)生一地址信號；比較選擇單元，分別連接于該地址發(fā)生器和該映射裝置，用以接收該地址信號，從該映射裝置選取并輸出這些按鍵碼中對應(yīng)于該地址信號的按鍵碼；以及接口轉(zhuǎn)換電路，連接于該比較選擇單元，用以轉(zhuǎn)換從該比較選擇單元輸出的該按鍵碼為符合通用串行總線規(guī)格的一差動信號對。
2.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，所述比較選擇單元至少包含多個狀態(tài)緩沖區(qū)，用以儲存多個狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述比較選擇單元根據(jù)所述地址信號及這些狀態(tài)數(shù)據(jù)來從所述映射裝置選取所述對應(yīng)的按鍵碼。
3.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，還至少包含一濾波電路，連接至所述鍵盤矩陣電路，用以濾除所述多個鍵盤掃描輸入信號的噪聲，再將所述已濾波的多個鍵盤掃描輸入信號提供給所述地址發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求2所述的鍵盤控制電路，其中，還至少包含一緩沖電路，連接于所述濾波電路和所述地址發(fā)生器之間，用以放大所述已濾波的多個鍵盤掃描輸入信號，并將所述已放大濾波的多個鍵盤掃描輸入信號提供給所述地址發(fā)生器。
5.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，所述移位寄存器在收到所述起始信號和下一起始信號到達(dá)期間，輪流觸發(fā)所述多個鍵盤掃描輸出信號，并且所述多個鍵盤掃描輸出信號的觸發(fā)相位都不相同。
6.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，所述鍵盤矩陣電路至少包含多個行線路和多個列線路，這些列線路分別產(chǎn)生所述多個鍵盤掃描輸入信號，這些行線路分別接收所述多個鍵盤掃描輸出信號，且這些行線路和這些列線路形成對應(yīng)于所述多個鍵盤按鍵的多個接點。
7.如權(quán)利要求6所述的鍵盤控制電路，其中，在所述多個鍵盤按鍵其中之一被按下而引起對應(yīng)的所述接點成為導(dǎo)通狀態(tài)時，觸發(fā)對應(yīng)的所述鍵盤掃描輸入信號。
8.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，所述映射裝置是一非易失性存儲器。
9.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，所述映射裝置是一電可擦可編程只讀存儲器。
10.如權(quán)利要求1所述的鍵盤控制電路，其中，通過所述接口轉(zhuǎn)換電路將所述按鍵碼以所述USB差動信號對傳送給所述筆記本型計算機(jī)中的一橋式邏輯芯片做進(jìn)一步處理。
全文摘要
一種通用串行總線接口的鍵盤控制電路，適用于具有多個鍵盤按鍵的筆記本型計算機(jī)，其中包括映射裝置，儲存對應(yīng)于鍵盤按鍵的多個按鍵碼；移位寄存器，根據(jù)起始信號和時鐘信號，產(chǎn)生多個鍵盤掃描輸出信號以及參考信號；鍵盤矩陣電路，接收這些鍵盤掃描輸出信號以提供多個鍵盤掃描輸入信號；地址發(fā)生器，用以根據(jù)參考信號和被觸發(fā)的鍵盤掃描輸入信號而產(chǎn)生地址信號；比較選擇單元，用以從映射裝置選取并輸出對應(yīng)于地址信號的按鍵碼；以及接口轉(zhuǎn)換電路，用以轉(zhuǎn)換比較選擇單元輸出的按鍵碼為符合通用串行總線規(guī)格的一差動信號對。
文檔編號G06F3/02GK1412650SQ0215271
公開日2003年4月23日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者林益明 申請人:威盛電子股份有限公司