嵌入式系統(tǒng)可以對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速計(jì)算、分析,、輸出，即完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理,，但很多時(shí)候就需要用戶“告訴”系統(tǒng)如何執(zhí)行下一步動(dòng)作，這時(shí),，就需要使用輸入設(shè)備將用戶的“指示”或“依據(jù)”傳遞給嵌入式系統(tǒng),。
常見的人機(jī)交互輸入設(shè)備包括按鍵、觸摸屏,、麥克風(fēng)及其他各類用戶可控輸入的傳感器等,。隨著科技的發(fā)展，不僅我們常見的交互輸入設(shè)備出現(xiàn)了新的形態(tài),，而且也出現(xiàn)了不少新的交互輸入方式,。比如，現(xiàn)在手機(jī)中的電容按鍵及重力感應(yīng)傳感器,、距離傳感器?，F(xiàn)在的交互設(shè)備不僅體現(xiàn)在硬件設(shè)備的復(fù)雜性上，而且在相關(guān)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性上也與以往有了較大的增加,。比如,，可用于語音輸入的麥克和可用于人臉識(shí)別的攝像頭，為了完成這些人機(jī)交互輸入,，除了硬件輸入設(shè)備對(duì)信息采集外,，還需要后臺(tái)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，以幫助系統(tǒng)“理解”用戶的“輸入信息”,。
下面我們?cè)敿?xì)介紹最常用的輸入設(shè)備：鍵盤/按鍵,。
圖 1 最常用的輸入設(shè)備鍵盤
鍵盤
鍵盤是嵌入式應(yīng)用的常用外部設(shè)備之一,。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是最簡(jiǎn)單的數(shù)字量輸入設(shè)備,。對(duì)系統(tǒng)而言,，鍵盤上不同的按鍵代表著不同的含義（一般來說，按鍵的含義可通過軟件定義）,。用戶通過按動(dòng)鍵盤的按鍵，輸入數(shù)據(jù)或命令,，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)交互,。
1、鍵盤的基本電路
鍵盤的基本電路是一個(gè)接觸開關(guān),，通,、斷兩種狀態(tài)分別表示邏輯“0”和“1”。如圖2所示,，當(dāng)開關(guān)打開時(shí),，處理器檢測(cè)到相應(yīng)引腳為高電平，表示邏輯“1”,；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),，處理器檢測(cè)到相應(yīng)引腳為低電平，表示邏輯“0”,。
2,、鍵盤的分類
按鍵排布的方式，鍵盤可分為可分成獨(dú)立式按鍵鍵盤和矩陣式按鍵鍵盤,；按讀入鍵值的方式,，可分為直讀方式和掃描方式；按編碼方式,，可分成非編碼方式和硬件編碼方式,；按微處理器響應(yīng)方式可分為中斷方式和查詢方式。以上各種方式組合可構(gòu)成不同硬件結(jié)構(gòu)和接口的鍵盤,。以下介紹較為常用的兩種方式,。
①獨(dú)立式
獨(dú)立式按鍵鍵盤是指將每個(gè)獨(dú)立按鍵按一對(duì)一的方式直接接到微處理器的I/O輸入端口,，如圖2所示,。讀鍵值時(shí)，處理器可以檢測(cè)相應(yīng)I/O輸入端口的狀態(tài),，判定輸入電平,，確定輸入的邏輯值。按鍵之間在硬件和讀取方式上均相互獨(dú)立,，所以習(xí)慣稱這種按鍵為獨(dú)立式按鍵,。這種方式在軟硬件上實(shí)現(xiàn)均比較簡(jiǎn)單,，但每一個(gè)按鍵都占用一個(gè)I/O端口，占用的資源較多,，一般在按鍵數(shù)量較少,，微處理器I/O資源充足時(shí)采用。
圖 2 鍵盤模型及按鍵抖動(dòng)示意圖
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矩陣式鍵盤是用n條I/O線組成行輸入口,，m條I/O線組成列輸出口，在行列線的每一個(gè)交點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵,。如圖3（b）所示,，為一個(gè)4行4列的矩陣鍵盤。矩陣式鍵盤讀取鍵值一般采用逐行掃描的方式,，即輸出口按位輪換輸出低電平,，再?gòu)妮斎肟谧x入信息，最后計(jì)算各次從輸入口讀取的信息,，獲得鍵碼,。例如，將row0~3配置為輸出模式,，col0~3配置為輸入模式,；現(xiàn)將row0輸出低電平，row1~3輸出高電平,，讀取col0~3,；如果此時(shí)第0行0列的按鍵有按下，則col0檢測(cè)到輸入為低電平,，其他列為高電平,。這種方式占用I/O線較少，在按鍵較多的應(yīng)用中采用較多,。
設(shè)計(jì)鍵盤時(shí),，通常小于4個(gè)按鍵的應(yīng)用，可以使用獨(dú)立式接口,。如果按鍵較多,，為了減少微處理器的I/O端口的占用，可以使用矩陣式鍵盤,。
圖3 獨(dú)立鍵盤與矩陣鍵盤
另外,，如果使用處理器I/O直接與矩陣鍵盤接口相連，上述矩陣鍵盤的檢測(cè)方式需要處理器不斷對(duì)接口掃描檢測(cè),。對(duì)速度較快的處理器來說,，這種檢測(cè)方式是對(duì)處理器的極大浪費(fèi)。所以實(shí)際應(yīng)用中建議使用專門的矩陣鍵盤的驅(qū)動(dòng)芯片或I/O擴(kuò)展芯片，來實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣鍵盤的檢測(cè),，比如ZLG7290,、CAT9555等擴(kuò)展芯片。使用驅(qū)動(dòng)或I/O擴(kuò)展芯片,，可以將處理器從簡(jiǎn)單但頻繁的鍵盤掃描動(dòng)作中解放出來,。如圖4為ZLG7290實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤應(yīng)用的基本電路，該芯片支持2×8個(gè)I/O擴(kuò)展,，采用I2C接口與處理器連接,，并支持中斷輸出，最大可擴(kuò)展8×8的矩陣鍵盤,，,。
圖 4 ZLG7290矩陣鍵盤電路