在具有多个键的电子设备中，矩阵切换装置(matrix switching arrangement)可用于减少扫描键盘所需线的数量。典型的矩阵切换装 置如图1中所示。在该图的左手部分，示意性地示出了六键键盘101。 在该图的右手部分，各键已由显示了行线和列线“交叉”的虚线表示， 而这在下文中将更为详细地描述。
如果涉及的键在5个以上，矩阵切换装置就会变得优于独立感测 键。例如，6键键盘101在每个键独立感测的情况下需要六根线。但 若使用双列(X1、X2)三行(Y1、Y2、Y3)的X-Y矩阵，所需线的 数量则减至五。随着键数量的增加，使用矩阵装置将变得愈发经济。 例如，36键键盘通常需要36根独立的线。但若使用X-Y矩阵，则只 需使用12根线(例如，六行六列)。行线和列线可由键盘控制器102 驱动并读取。键盘控制器可以是经编程的微控制器/处理器或者可编程 逻辑器件(CPLD、FPGA等)。作为替换，标准X-Y矩阵扫描技术 还可以使用类似于国家半导体74C922/923器件的现货供应的键盘解 码器组件。
如图1中所示的键盘操作是本领域技术人员周知的。机械按下键 1-6中的任一键都会在唯一对应于该按下开关的列线和行线之间启动 电接触或者电容改变。于是，例如按下键1会导致列X1和行Y1之间 的接触或者电容改变。微处理器或者其他键盘扫描设备能够向每列顺 序施加驱动信号，并且在每根驱动线(例如，列X1、X2)被激励的 同时，可以读取每根感测线(例如，行Y1、Y2、Y3)以确定当前正 被激励的线上的每个键是否正被按下。键是否被按下可以基于感测线 上出现的信号特性来判定，该信号随着按键引起的电接触或电容改变 而变化。
使用如上操作的设备，可用I/O线的数量通常需要很大，而I/O 数量更多的设备也更为昂贵。因此，使用数量较少I/O线有助于更低 成本设备的使用。因此，使用比X-Y矩阵更少线路的键盘扫描装置是 合乎需要的。
业已提出了各种模拟技术来实现用更少的I/O线对更多的键进行 扫描。这些装置在例如Freescale Semiconductor Application Note的 题为“Multi-Button IR Remote Control Using the MC9RS08KA2”的文 章以及Microchip的题为“Tips‘n Tricks 8-pin Flash PIC Microcontrollers Outperform the Compeition”的文章中有所描述，这 些文章全文结合在此作为参考。这些解决方案通常由于键电阻的变化、 键触点的老化效应以及各种其他参数而使得可靠性变差。
因此，本领域需要一种改进的、能够使用比标准X-Y矩阵更少 的线同时维持足够高的可靠性水平的键盘扫描的设备、方法和技术。

在一些实施例中，本发明涉及键盘装置。键盘装置可以包括多个 键，其中每个键都具有一驱动触点以及多个(例如，两个)感测触点。 键盘装置还可以包括键盘解码器，后者具有至少一根输出线和多根输 入线。多个键可将其驱动触点连接至键盘解码器的一根或多根输出线， 而其驱动触点则可连接至键盘解码器的输入线。更具体地，可以对各 键的感测触点进行连接以使得每个键都能与唯一的输入线组合相连 接。
在一些实施例中，键盘解码器可以是定制电路、经编程的微处理 器、FPGA/CPLD等，它适于提供相位、频率、波形等有变化的多个 不同的驱动信号。在一些实施例中，通过按键在输入线上形成的地址 可用于在存储在存储器中的查找表内查找该键的功能，而上述存储器 可以与键盘解码器集成或者与其分开但相连。查找表中未对应于有效 按键的那些值可以在查找表中被指为无效。
在其他实施例中，本发明涉及一种在键盘控制器处解码键盘输入 的方法。该方法包括从键盘控制器的多根输入线中读取地址，其中各 输入线如上所述实质上连接至键盘的各个键，即每个键都与多根(例 如，两根)输入线相连接并与唯一的输入线组合相连接。该方法还包 括使用该地址在查找表中查找键值，并返回查找表中该地址处存储的 键值。
在其他实施例中，该方法包括确定键盘控制器的多根输入线上确 定与该地址相关联的驱动信号的一个或多个参数(例如，相位、频率 或波形)。该一个或多个参数可用于选择合适的查找表来查找键值。
可以通过参考随后的描述和附图来理解这些和其他实施例。

图1示出了一种现有技术的矩阵切换装置。
图2示出了一种双触点键盘装置。
图3示出了一种可以结合双触点键盘装置使用的列驱动器电路。
图4示出了用于双触点键盘装置的查找表。
图5示出了一种用于双触点键的示例性电路图。
图6示出了一种用于双触点键的示例性PCB布局。
图7示出了一种使用双触点键盘装置的查找过程的流程图。

本文公开的是一种双触点键盘感测装置，它的一个示例在图2中 示意性地描绘。在双触点装置中，两根“行”(即，“感测”)线和一根“列” (即，“驱动“)线C按如下一种方式连接至每个键，使得每个键都具 有唯一的两行线组合。例如，在示出的实施例中，存在有七根行线1-7 和单根列线C。与二十一个键中的每一个相连接的行线组合可以是： 1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、3-4、3-5、 3-6、3-7、4-5、4-6、4-7、5-6、5-7和6-7。应该注意到这些键可以按 任何形状排列，显示的形状仅仅是为方便示出行和列的连接路由。
与使用多根列线的典型X-Y矩阵切换装置不同，双触点装置可 以使用单根列线。在一些实施例中，单根列线可以来回转接(toggle) 以产生两种单独的相位，例如一正一负，使得能用相同线数扫描的键 数变为2倍。于是，图2所示的装置就能够容纳额外的二十一个键(总 共四十二个)。使用X-Y矩阵装置，相同的42键键盘只需要13根线。 在各相位之间的来回转接可用于提供组合键(modifier key)，诸如 Shift、Ctrl、Alt等。作为替换，可以为此目的提供多种不同的相位、 频率和/或波形。
一种示例性的二相位列驱动器电路在图3中示出，其中插入输入 时钟信号来生成COL_P和COL_N信号。时钟控制信号COL_CLK 的速率决定了扫描键盘的最快速率，例如100Hz的扫描时间为10ms。 这一速率可以取决于具体各键的去抖动要求而加快或减慢。
双触点解码装置的附加优点是简化了对各键的解码，因为各行线 形成了用于查找表的X位地址(其中，X是行线数)。查找表可以存 储在与键盘解码器分开或与其集成的存储器中，并且该存储器可以是 只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)，从而允许为各种 功能对键盘进行重新配置。在使用列驱动信号的互补相位的情况下， 行线可以将X位地址形成双查找表，其中列线的状态可用于选择合适 的查找表。
使用42键键盘作为示例，七根行线能够将7位地址形成128字 节查找表，其中COL_CLK信号的状态则用于选择要使用哪个表。在 每个查找表中，128个条目中有二十一个条目是有效的，而所有其他 条目被设置为处理固件或逻辑使用的“无效”值。此外，如果对键按下 的压力不足使得两个行触点中只有一个闭合，那么也将解码为“无效” 值而不会被处理。用于图2感测装置的示例性查找表在图4中示出， 而查找过程的流程图在图7中示出。
下表示出了在传统X-Y矩阵键盘和使用双触点排列的键盘间所 需线的数量。
  键数 X-Y矩阵 双触点 30 11根线(5 x 6) 7根线 42 13根线(6 x 7) 8根线 56 15根线(7 x 8) 9根线 72 17根线(8 x 9) 10根线 90 19根线(9 x 10) 11根线 108 21根线(10 x 11) 12根线
一种使用双触点排列的键的示例性图解符号在图5中示出。一种 使用双触点排列的键的示例性PCB布局封装(footprint)在图6中示 出。从任一图示中可知，按下键会引起在两个行连接和该列连接之间 的电连接(或电容改变)，从而允许切换进行如上所述的操作。本文 描述的双触点装置可用于各种键盘/开关类型，包括电容式、橡胶凸起 (rubber dome)、薄膜、金属触点和发泡元件开关(foam element switch)。这些设备还可以在各种应用中使用，包括计算机键盘、娱 乐设备等的远程控制、家电控制、自动控制等等。
在前对优选和其他实施例的描述并不旨在限制或者局限申请人 构思的本发明概念的范围或者应用性。例如，虽然示出了双触点切换 装置，但是还可以构想具有更多感测触点数量的切换装置。作为对公 开本文所含发明概念的交换，申请人保留由所附权利要求提供的所有 专利权。因此，旨在使得所附权利要求包括落入所附权利要求或其等 效方案范围之内的所有修改和变化。