專利名稱：一種接口擴(kuò)展電路及具有所述電路的移動(dòng)終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于接口擴(kuò)展技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種可以對(duì)芯片的GPIO接 口進(jìn)行擴(kuò)展的電路結(jié)構(gòu)以及采用所述接口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)功能的日益多樣化，在進(jìn)行手機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要在手機(jī)主處理器 外圍連接的功能電路越來越多，而且絕大部分外圍電路往往需要連接主處理器的GPIO接 口來實(shí)現(xiàn)與主處理器的協(xié)同工作。比如一部包含有16個(gè)按鍵的手機(jī)，其鍵盤掃描電路即需 要占用主處理器的8路GPIO接口。但是，一般的手機(jī)主處理器所能提供的GPIO接口往往 不夠用，在智能手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)更是如此。這樣就需要擴(kuò)展GPIO接口或者鍵盤掃描電路來滿足 日益增多的外圍電路的連接需要。而目前可實(shí)現(xiàn)GPIO接口擴(kuò)展的方法有兩種一種是使用 專用的擴(kuò)展芯片，另外一種就是采用可編程邏輯器件如CPLD來實(shí)現(xiàn)。但是，目前市場上專用的GPIO接口擴(kuò)展芯片和可編程邏輯器件，基本上都是基于 I2C總線接口的，即通過I2C總線來實(shí)現(xiàn)主處理器與接口擴(kuò)展芯片的連接通信。由于受I2C 接口速度的限制，在手機(jī)用戶快速按鍵或者玩游戲的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)按鍵反應(yīng)慢的問題。而 且專用擴(kuò)展芯片使用不靈活，每此設(shè)計(jì)都需要根據(jù)系統(tǒng)所要完成的實(shí)際功能，選用不同的 擴(kuò)展芯片，這就造成了電路設(shè)計(jì)的不延續(xù)性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有基于I2C總線的接口擴(kuò)展電路反應(yīng)速度慢的問題，提供 了一種基于并口通信的接口擴(kuò)展電路，以提高系統(tǒng)電路的反應(yīng)速度。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種接口擴(kuò)展電路，包括主處理器和具有多路GPIO 口的接口擴(kuò)展模塊，所述接口 擴(kuò)展模塊通過并行總線連接主處理器的并行接口，接收主處理器發(fā)出的接口配置命令和數(shù) 據(jù)，并通過接口擴(kuò)展模塊的GPIO 口連接外圍電路。進(jìn)一步的，在所述接口擴(kuò)展模塊中包含有主處理器接口單元、GPIO功能邏輯單元 和GPIO配置寄存器、GPIO電平狀態(tài)寄存器；所述主處理器接口單元通過并行總線連接主處 理器的并行接口，根據(jù)接收到的接口配置命令和數(shù)據(jù)向相應(yīng)的GPIO配置寄存器或者GPIO 電平狀態(tài)寄存器寫入數(shù)據(jù)；所述GPIO功能邏輯單元根據(jù)GPIO配置寄存器和GPIO電平狀態(tài) 寄存器中的數(shù)據(jù)配置相應(yīng)GPIO 口的狀態(tài)。又進(jìn)一步的，所述主處理器接口單元使用檢測(cè)電平方式的狀態(tài)機(jī)創(chuàng)建并行從接□。優(yōu)選的，所述主處理器優(yōu)選采用其18080接口作為與接口擴(kuò)展模塊連接通信的并 行接口。再進(jìn)一步的，在所述接口擴(kuò)展模塊中包含有鍵盤掃描邏輯單元和鍵盤掃描碼寄存 器，所述鍵盤掃描邏輯單元連接接口擴(kuò)展模塊上用于連接矩陣鍵盤電路的GPIO 口，在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，將按鍵掃描碼傳輸至所述的鍵盤掃描碼寄存器進(jìn)行保存，并產(chǎn)生中斷信號(hào)傳輸至主處理器的中斷接口。其中，所述鍵盤掃描邏輯單元連接主處理器接口單元，將產(chǎn)生的中斷信號(hào)傳輸至 主處理器接口單元，通過主處理器接口單元連接主處理器的中斷接口。更進(jìn)一步的，在所述鍵盤掃描邏輯單元中包含有行掃描計(jì)數(shù)器模塊、去抖時(shí)鐘分 頻模塊、去抖動(dòng)邏輯模塊和鍵盤矩陣掃描模塊；所述去抖時(shí)鐘分頻模塊接收系統(tǒng)時(shí)鐘，進(jìn)行 分頻后傳輸至所述去抖動(dòng)邏輯模塊產(chǎn)生去抖同步時(shí)鐘，進(jìn)而輸出至所述的鍵盤矩陣掃描模 塊；所述行掃描計(jì)數(shù)器模塊接收系統(tǒng)時(shí)鐘，產(chǎn)生計(jì)數(shù)時(shí)鐘傳輸至所述的鍵盤矩陣掃描模塊； 所述鍵盤矩陣掃描模塊連接所述接口擴(kuò)展模塊上用于連接矩陣鍵盤電路的GPIO 口，對(duì)按 鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，生成按鍵掃描碼保存到所述的鍵盤掃描碼寄 存器，并產(chǎn)生中斷信號(hào)輸出至所述的主處理器。優(yōu)選的，所述去抖動(dòng)邏輯模塊由3組同步觸發(fā)器組成的移位寄存器組成?？蛇x的，所述接口擴(kuò)展模塊可以采用CPLD等可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)?；谏鲜鼋涌跀U(kuò)展電路結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型又提供了一種采用所述接口擴(kuò)展電路設(shè) 計(jì)的移動(dòng)終端，通過在主處理器與接口擴(kuò)展模塊之間采用并行總線進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)接口 配置命令和數(shù)據(jù)的并行傳輸，從而提高了系統(tǒng)電路的反應(yīng)速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型的接口擴(kuò)展電路 采用并行通信方式實(shí)現(xiàn)主處理器與接口擴(kuò)展模塊之間所需接口配置命令和數(shù)據(jù)的傳輸通 信，讀寫速度快，可以根據(jù)外圍電路對(duì)GPIO接口數(shù)量的要求進(jìn)行靈活擴(kuò)展，從而提高了系 統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的通用性。將其應(yīng)用于手機(jī)等移動(dòng)終端系統(tǒng)中，不僅可以為不斷增多的外圍電 路提供連接所需的足量的GPIO接口資源，而且還可以對(duì)用戶執(zhí)行的快速切換按鍵等操作 進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)，從而改善了移動(dòng)終端的工作性能。結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加清楚。

圖1是本實(shí)用新型所提出的接口擴(kuò)展電路的一種實(shí)施例的電路原理框圖；圖2是圖1中鍵盤掃描邏輯單元內(nèi)部電路的一種實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。本實(shí)用新型的接口擴(kuò)展電路摒棄傳統(tǒng)基于I2C總線的電路設(shè)計(jì)模式，在主處理器 與接口擴(kuò)展模塊之間采用并行總線連接通信，利用并行接口數(shù)據(jù)讀寫速度快的特點(diǎn)來加快 主處理器與接口擴(kuò)展模塊之間接口配置命令和數(shù)據(jù)的傳輸速度，從而在滿足對(duì)系統(tǒng)GPIO 口資源進(jìn)行靈活擴(kuò)展的前提下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)電路對(duì)快速操作的迅速響應(yīng)。下面通過一個(gè)具體的實(shí)施例來詳細(xì)闡述所述接口擴(kuò)展電路的具體組建結(jié)構(gòu)及其 工作過程。實(shí)施例一，參見圖1所示，在本實(shí)施例的接口擴(kuò)展模塊中包括主處理器接口單元、 GPIO功能邏輯單元、GPIO配置寄存器、GPIO電平狀態(tài)寄存器和可提供多路GPIO接口的引腳復(fù)用單元等主要組成部分。 主處理器接口單元作為系統(tǒng)主處理器與接口擴(kuò)展模塊之間的通信接口，通過并行 總線與主處理器的18080并行接口相連接，接收主處理器發(fā)出的配置命令，比如系統(tǒng)時(shí)鐘 信號(hào)CLK、片選信號(hào)CS、地址信號(hào)RS、讀使能信號(hào)RE、寫使能信號(hào)TO和復(fù)位信號(hào)Reset，并 與主處理器通過并行總線中的16位數(shù)據(jù)總線DataJxis實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。在本實(shí)施 例中，所述的主處理器接口單元可以使用檢測(cè)電平方式的狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)18080從接口的設(shè) 計(jì)，根據(jù)接收到的配置命令的電平狀態(tài)，將主處理器發(fā)出的配置數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的寄存器，比 如將需要配置的GPIO接口所對(duì)應(yīng)的地址信息寫入GPIO配置寄存器；將該接口所要配置成 的具體狀態(tài)(比如輸入/輸出/中斷等)寫入GPIO電平狀態(tài)寄存器等等。將18080從接口采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，不僅安全可靠，而且實(shí)現(xiàn)起來也非常簡單。當(dāng) 然，除了狀態(tài)機(jī)以外，也可以根據(jù)主處理器所提供的并行接口的具體類型選擇采用其它多 種接口實(shí)現(xiàn)形式來設(shè)計(jì)所述的主處理器接口單元，本實(shí)施例并不僅限于以上舉例。GPIO功能邏輯單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIO接口的具體配置功能，連接所述的GPIO配置 寄存器、GPIO電平狀態(tài)寄存器和GPIO引腳復(fù)用單元，根據(jù)GPIO配置寄存器和GPIO電平狀 態(tài)寄存器中所保存的數(shù)值來具體配置所需要的GPIO接口的狀態(tài)，比如將一部分GPIO接口 配置成輸入狀態(tài)或者輸出狀態(tài)，將另外一部分接口配置成中斷狀態(tài)等等。為了使本實(shí)施例的接口擴(kuò)展電路能夠?qū)崿F(xiàn)矩陣鍵盤掃描功能，本實(shí)施例在所述接 口擴(kuò)展模塊中還設(shè)計(jì)了鍵盤掃描邏輯單元，連接鍵盤掃描碼寄存器、主處理器接口單元和 GPIO引腳復(fù)用單元，如圖1所示。其中，所述的鍵盤掃描邏輯單元對(duì)GPIO引腳復(fù)用單元中 用于連接矩陣鍵盤電路的GPIO接口的電平狀態(tài)進(jìn)行掃描，以對(duì)鍵盤的觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。 當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將該按鍵所對(duì)應(yīng)的按鍵掃描碼寫入到鍵盤掃描碼寄存器，并產(chǎn)生中斷信 號(hào)Hostjrq通過主處理器接口單元傳輸至系統(tǒng)主處理器的中斷接口，以通知主處理器讀 取按鍵掃描碼，進(jìn)而對(duì)用戶執(zhí)行的操作能夠做出及時(shí)地響應(yīng)。本實(shí)施例的鍵盤掃描邏輯單元可以采用行掃描計(jì)數(shù)器模塊、去抖時(shí)鐘分頻模塊、 去抖動(dòng)邏輯模塊和鍵盤矩陣掃描模塊等部分組建形成，如圖2所示。首先，系統(tǒng)時(shí)鐘CLK 一 路用來給行掃描計(jì)數(shù)器模塊提供計(jì)數(shù)時(shí)鐘，并通過行掃描計(jì)數(shù)器模塊將產(chǎn)生的計(jì)數(shù)時(shí)鐘提 供給鍵盤矩陣掃描模塊；另一路經(jīng)過去抖時(shí)鐘分頻模塊對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘CLK進(jìn)行分頻處理后， 輸出至去抖動(dòng)邏輯模塊以產(chǎn)生去抖同步時(shí)鐘，傳輸至所述的鍵盤矩陣掃描模塊。其中，去抖 動(dòng)邏輯模塊可以由3組同步觸發(fā)器組成的移位寄存器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。矩陣鍵盤的行輸入電平狀 態(tài)可以由鍵盤矩陣掃描模塊對(duì)所述移位寄存器的3個(gè)輸出相“位或”后確定。鍵盤矩陣掃描 模塊的列輸入則在去抖同步時(shí)鐘的作用下，對(duì)矩陣鍵盤進(jìn)行周期掃描獲得。最終的按鍵掃 描碼則由矩陣鍵盤的行輸入電平狀態(tài)和列掃描輸出狀態(tài)進(jìn)行判定。當(dāng)鍵盤矩陣掃描模塊確 定有按鍵按下時(shí)，將生成的按鍵掃描碼保存到鍵盤掃描碼寄存器中，并產(chǎn)生中斷信號(hào)Host_ irq來通知主處理器訪問鍵盤掃描碼寄存器，以讀取其中的按鍵掃描碼。本實(shí)施例的GPIO引腳復(fù)用單元可以采用一組邏輯開關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)GPIO配置 寄存器的數(shù)值，打開相應(yīng)的邏輯開關(guān)來實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描或者GPIO接口功能。本實(shí)施例的接口擴(kuò)展模塊可以采用分立的功能模塊電路連接實(shí)現(xiàn)，也可以采用低 功耗的可編程邏輯器件，比如CPLD器件等，利用硬件描述語言編程實(shí)現(xiàn)，以簡化系統(tǒng)電路 設(shè)計(jì)，本實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行具體限制。[0031]本實(shí)用新型的接口擴(kuò)展電路采用主處理器的并行接口來擴(kuò)展GPIO接口和鍵盤掃描功能，數(shù)據(jù)讀寫速度快，適合應(yīng)用在手機(jī)、掌上電腦等移動(dòng)終端的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，以便 用戶在快速按鍵時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)地做出響應(yīng)。當(dāng)然，以上所述僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤 飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種接口擴(kuò)展電路，其特征在于包括主處理器和具有多路GPIO口的接口擴(kuò)展模塊，所述接口擴(kuò)展模塊通過并行總線連接主處理器的并行接口，接收主處理器發(fā)出的接口配置命令和數(shù)據(jù)，并通過接口擴(kuò)展模塊的GPIO口連接外圍電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于在所述接口擴(kuò)展模塊中包含有 主處理器接口單元、GPIO功能邏輯單元和GPIO配置寄存器、GPIO電平狀態(tài)寄存器；所述主 處理器接口單元通過并行總線連接主處理器的并行接口，根據(jù)接收到的接口配置命令和數(shù) 據(jù)向相應(yīng)的GPIO配置寄存器或者GPIO電平狀態(tài)寄存器寫入數(shù)據(jù)；所述GPIO功能邏輯單元 根據(jù)GPIO配置寄存器和GPIO電平狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)配置相應(yīng)GPIO 口的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于所述主處理器接口單元使用檢 測(cè)電平方式的狀態(tài)機(jī)創(chuàng)建并行從接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于所述主處理器的并行接口為 18080 接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于在所述接口擴(kuò)展模塊中包含有 鍵盤掃描邏輯單元和鍵盤掃描碼寄存器，所述鍵盤掃描邏輯單元連接接口擴(kuò)展模塊上用于 連接矩陣鍵盤電路的GPIO 口，在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，將按鍵掃描碼傳輸至所述的鍵盤掃 描碼寄存器進(jìn)行保存，并產(chǎn)生中斷信號(hào)傳輸至主處理器的中斷接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于所述鍵盤掃描邏輯單元連接主 處理器接口單元，將產(chǎn)生的中斷信號(hào)傳輸至主處理器接口單元，通過主處理器接口單元連 接主處理器的中斷接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于在所述鍵盤掃描邏輯單元中包 含有行掃描計(jì)數(shù)器模塊、去抖時(shí)鐘分頻模塊、去抖動(dòng)邏輯模塊和鍵盤矩陣掃描模塊；所述 去抖時(shí)鐘分頻模塊接收系統(tǒng)時(shí)鐘，進(jìn)行分頻后傳輸至所述去抖動(dòng)邏輯模塊產(chǎn)生去抖同步時(shí) 鐘，進(jìn)而輸出至所述的鍵盤矩陣掃描模塊；所述行掃描計(jì)數(shù)器模塊接收系統(tǒng)時(shí)鐘，產(chǎn)生計(jì)數(shù) 時(shí)鐘傳輸至所述的鍵盤矩陣掃描模塊；所述鍵盤矩陣掃描模塊連接所述接口擴(kuò)展模塊上用 于連接矩陣鍵盤電路的GPIO 口，對(duì)按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，生成按 鍵掃描碼保存到所述的鍵盤掃描碼寄存器，并產(chǎn)生中斷信號(hào)輸出至所述的主處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于所述去抖動(dòng)邏輯模塊由3組同 步觸發(fā)器組成的移位寄存器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接口擴(kuò)展電路，其特征在于所述接口擴(kuò)展模塊為可編程邏 輯器件CPLD。
10.一種移動(dòng)終端，其特征在于包含有如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接 口擴(kuò)展電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種接口擴(kuò)展電路及具有所述電路的移動(dòng)終端，包括主處理器和具有多路GPIO口的接口擴(kuò)展模塊，所述接口擴(kuò)展模塊通過并行總線連接主處理器的并行接口，接收主處理器發(fā)出的接口配置命令和數(shù)據(jù)，并通過接口擴(kuò)展模塊的GPIO口連接外圍電路。本實(shí)用新型采用并行通信方式實(shí)現(xiàn)主處理器與接口擴(kuò)展模塊之間所需接口配置命令和數(shù)據(jù)的傳輸通信，讀寫速度快，可以根據(jù)外圍電路對(duì)GPIO接口數(shù)量的要求進(jìn)行靈活擴(kuò)展。將其應(yīng)用于手機(jī)等移動(dòng)終端系統(tǒng)中，不僅可以為不斷增多的外圍電路提供連接所需的足量的GPIO接口資源，而且還可以對(duì)用戶執(zhí)行的快速切換按鍵等操作進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)，從而改善了移動(dòng)終端的工作性能。
文檔編號(hào)G06F13/38GK201590076SQ201020116420
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者胡二勐, 魏于凡 申請(qǐng)人:青島海信移動(dòng)通信技術(shù)股份有限公司