一种单pad实现两个按键的电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路输入控制领域，尤其涉及一种单PAD实现两个按键的电路及方法。
【背景技术】
[0002]PAD:芯片管脚。
[0003]随着半导体集成电路的发展，集成电路芯片所用工艺越来越先进，芯片内部电路集成度非常高，内部逻辑电路随工艺提高其电路面积相应缩小，而芯片的PAD的面积不能随工艺的提高而减小，这就需要目前芯片产品尽量减少或复用PAD。特别是应用型芯片产品，芯片的面积大小占芯片成本的主要部分，减小芯片面积同样可达到提高芯片竞争力的效果。
[0004]现有技术中，芯片按键应用分为两种:单PAD实现一个按键；多PAD是实现矩阵扫描按键。
[0005]如图1所示，单PAD实现一个按键；如图2所示，多PAD是实现矩阵扫描按键。单PAD实现一个按键技术，如果出现N个按键，就需N个PAD，PAD的大小基本不能随工艺的升级而变小，在此种技术下，如果按键增多，无可避免的增加芯片面积，同时绑定的管脚同样增加，封装面积增大，这样不仅使得芯片及封装成本增加，而且在芯片应用场所有很大的局限。多PAD是实现矩阵扫描按键，有效的解决了单PAD实现一个按键技术所存在的问题，但同时带来了新的问题，如果在行列扫描的任意两根线出现三个按键或四个按键就可能会出现按键出错，就是我们常说的串键，这种错误识别不管是软件还是硬件都无法解决。
[0006]综上所述，如果使用单PAD实现一个按键，N个按键就需N个PAD，PAD面积较大，这样会导致芯片面积被PAD给撑大，增加芯片成本。如果使用多PAD是实现矩阵扫描，在行列扫描的任意两根线出现三个按键就会存在串键(无法识别真实的按键)问题；而且在十八个按键以下无法节省PAD资源，但是目前大部分应用产品的按键都在十个按键以下。
【发明内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种既可以节省芯片的PAD资源，又可以避免串键问题的按键电路及方法。
[0008]本发明所采用的技术方案是:
一种单pAD实现两个按键的电路，其包括第一按键、第二按键、PAD管脚、第一按键采样电路、第二按键采样电路、参考电压、比较器和按键识别电路；所述第一按键一端与PAD管脚连接，另一端通过第一电阻接电源；所述第二按键一端与PAD管脚连接，另一端通过第二电阻接地；所述第一按键采样电路和第二按键采样电路的输出端均与PAD管脚连接，用于根据时序信号间断对第一按键和第二按键的信号进行采样；所述PAD管脚用于采集第一按键和第二按键的按键信号，其输出端与比较器的输入端连接；所述参考电压的输出端与比较器的输入端连接；所述比较器用于比较PAD管脚信号与参考电压的信号，并输出比较结果到按键识别电路；所述按键识别电路的输入端与电压比较模块的输出端连接，用于识别按键信号。
[0009]优选的，所述第一按键采样电路包括第一 PM0S管和第三电阻，所述第一 PM0S管的源极通过第三电阻接电源，所述第一 PM0S管的漏极同时连接到PAD管脚和比较器的负极输入端，所述第一 PM0S管的栅极用于接收第一时序信号；所述第二按键采样电路包括第一NM0S管和第三电阻，所述第一 NM0S管的源极通过第四电阻接地，所述第一 NM0S管的漏极同时连接到PAD管脚和比较器的负极输入端，所述第一 NM0S管的栅极用于接收第二时序信号。
[0010]优选的，所述参考电压包括第二 PM0S管、第二 NM0S管、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述电源依次经过第五电阻、第六电阻和第七电阻接地，所述第二 PM0S管的源极连接到第五电阻和第六电阻之间的结点，所述第二 PM0S管的漏极连接比较器的正极输入端，所述第二 PM0S管的栅极用于接收第一时序信号，所述第二 NM0S管的源极连接到第六电阻和第七电阻之间的结点，所述第二 NM0S管的漏极连接到比较器的正极输入端，所述第二NM0S管的栅极用于接收第二时序信号。
[0011]优选的，所述第一电阻和第二电阻阻值相等，所述第三电阻和第四电阻阻值相等，所述第五电阻、第六电阻和第七电阻阻值相等，所述第三电阻的阻值是第一电阻阻值的五倍。
[0012]优选的，所述比较器为差分比较器。
[0013]一种单PAD实现两个按键的方法，其应用于一种单PAD实现两个按键的电路，所述方法包括步骤:S1，产生两个频率相同、相位不同的第一时序信号和第二时序信号，所述第一时序信号和第二时序信号具有异步的检测使能电平；S2，在第一时序信号的检测使能电平时间内比较检测第一按键是否按下，在第二时序信号的检测使能电平时间内比较检测第二按键是否按下。
[0014]优选的，所述步骤S2具体包括子步骤:S21，在第一时序信号的检测使能电平时间内，控制PAD管脚上拉，将当前PAD管脚电压与参考电压做比较，根据比较输出电压和当前时序信号的情况，判断第一按键是否按下；S22，在第二时序信号的检测使能电平时间内，控制PAD管脚下拉，将当前PAD管脚电压与参考电压做比较，根据比较输出电压和当前时序信号的情况，判断第二按键是否按下。
[0015]优选的，所述第一时序信号和第二时序信号在一个周期内包括第一按键检测使能电平时间区域、第二按键检测使能电平时间区域和PAD复用时间区域。
[0016]本发明的有益效果是:
本发明通过对按键的采样控制，在单PAD上实现外部两个按键，达到节省芯片资源的同时避免了按键串键问题。本发明与单PAD实现一个按键相比较大的节省了芯片的PAD资源，同时减少了绑定的管脚及封装的面积；本发明与多PAD实现矩阵扫描按键相比，解决了串键问题，而且在按键少于十六个的情况下，本发明同样在芯片成本存在优势。
[0017]本发明可广泛应用于按键电路系统。
【附图说明】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明: 图1是现有技术单PAD实现一个按键的结构示意图；
图2是现有技术多PAD实现矩阵扫描按键的结构示意图；
图3是本发明单PAD实现两个按键电路一种实施例的结构示意图；
图4是本发明第一时序信号和第二时序信号一种实施例的波形示意图；
图5是本发明第一时序信号和第二时序信号第二种实施例的波形示意图。
【具体实施方式】
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]如图3所示，一种单PAD实现两个按键的电路，其包括第一按键K1、第二按键K2、PAD管脚PAD1/PAD2、第一按键采样电路、第二按键采样电路、参考电压、比较器和按键识别电路(图中未示出)；所述第一按键K1 一端与PAD管脚PAD1连接，另一端通过第一电阻R1接电源VDD ;所述第二按键K2 —端与PAD管脚PAD1连接，另一端通过第二电阻R2接地；所述第一按键K1采样电路和第二按键K2采样电路的输出端均与PAD管脚PAD1连接，用于根据时序信号间断对第一按键K1和第二按键K2的信号进行采样；所述PAD管脚PAD1用于采样第一按键K1和第二按键K2的按键信号，其输出端与比较器的输入端连接；所述参考电压的输出端与比较器的输入端连接；所述比较器用于比较PAD管脚PAD1信号与参考电压的信号，并输出比较结果到按键识别电路；所述按键识别电路的输入端与电压比较模块的输出端连接，用于识别按键信号。该实施例中，第一按键K1采样电路、第二按键K2采样电路、参考电压电路、比较器和按键识别电路均设置在芯片内部。
[0021]优选的，所述第一按键K1采样电路包括第一 PM0S管和第三电阻R3，所述第一PM0S管的源极通过第三电阻R3接电源VDD，所述第一 PM0S管的漏极同时连接到PAD管脚PAD1和比较器的负极输入端，所述第一 PM0S管的栅极用于接收第一时序信号CLK1 ;所述第二按键K2采样电路包括第一 NM0S管和第三电阻R3，所述第一 NM0S管的源极通过第四电阻R4接地，所述第一 NM0S管的漏极同时连接到PAD管脚PAD1和比较器的负极输入端，所述第一 NM0S管的栅极用于接收第二时序信号CLK2。
[0022]优选的，所述参考电压包括第二 PM0S管、第二 NM0S管、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，所述电源VDD依次经过第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7接地，所述第二 PM0S管的源极连接到第五电阻R5和第六电阻R6之间的结点，所述第二 PM0S管的漏极连接比较器的正极输入端，所述第二 PM0S管的栅极用于接收第一时序信号CLK1，所述第二 NM0S管的源极连接到第六电阻R6和第七电阻R7之间的结点，所述第二 NM0S管的漏极连接到比较器的正极输入端，所述第二 NM0S管的栅极用于接收第二时序信号CLK2。
[0023]优选的，所述第一电阻R1和第二电阻R2阻值相等，所述第三电阻R3和第四电阻R4阻值相等，所述第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7阻值相等，所述第三电阻R3的阻值是第一电阻R1阻值的五倍。
[0024]优选的，所述比较器为差分比较器。
[0025]该实施例中，可利用时序发生器产生第一时序信号和第二时序信号，用于选通上拉电阻和比较电平；利用比较器对参考电压与PAD管脚输入的电压进行比较并输出比较结果；按键识别模块，根据时序发生器产生的信号和比较器输出结果，进行消抖处理，然后识别真实的按下的按键。芯片外围为电源、地分别与PAD管脚中串一个按键和电阻。
[0026]如图3所示，该实施例芯片具有两个PAD管脚，分别为PAD1和PAD2。以PAD1为例，第一时序信号CLK1、第二时序信号CLK2分别控制PAD管脚PAD1内部的上下拉。
[0027]本发明工作原理为:第一时序信号CLK1为0时，上拉打开，此时检测第一按键K1是否按下:
条件1，如果此时第一按键K1没有按下，PAD1的电压V_=VDD;(其中，VDD为电源电压)条件2，如果第一按键K1有按下而第二按键K2没按下，由于R1=R2，R3=R4，所以VPAD1=(R2/(R2+R3))*