TWI590101B - 按鍵系統及其控制方法 - Google Patents

Description

按鍵系統及其控制方法

本發明係有關於一種按鍵系統，特別是有關於一種具有按鍵的按鍵系統。

一般而言，電腦系統係由三設備所構成，即一輸入設備、一輸出設備以及一主機設備。輸入設備用以供使用者控制主機設備。常見的輸入設備包括，滑鼠、鍵盤、軌跡球、搖桿、觸控板…等等。大部分的輸入設備具有至少一按鍵。當使用者按下按鍵時，主機設備將進行一相對應的動作，如開啟某個應用程式。在電競遊戲中，使用者對於滑鼠的按鍵反應速度要求越來越高。如果無法即使判斷按鍵是否被按下，將造成使用上的不便。特別地，傳統滑鼠按鍵的工作是直接由核心控制單元(MCU)去控制，但MCU在讀取按鍵的觸發波形時間是固定的，是按照一定的週期時間去讀取然後作出判斷。在這種模式下，如果按鍵提前按下，其MCU也要等待時間到來後才去讀取，導致按鍵無法做到同時反映；而且，按鍵按下動作的同時通常產生一上下波動的抖動脈衝波，為了避免MCU的誤讀取，通常用軟體方式進行去抖動處理以避開此干擾，進一步造成按鍵速度的進一步延遲。

本發明提供一種按鍵系統包括至少一按鍵以及一控制器。控制器具有至少一接腳以及一中斷接腳。該至少一接腳一一對應地耦接該至少一按鍵，且該中斷接腳耦接該至少一按鍵。當中斷接腳的位準不等於一預設位準時，控制器判斷至少一接腳的位準，以確定至少一按鍵中一者是否被按下。當至少一接腳中一者的位準不等於預設位準時，控制器執行接腳相應的按鍵所對應的服務程式。

本發明另提供一種控制方法，適用於一控制器。控制器的一中斷接腳耦接複數按鍵。本發明的控制方法包括，判斷中斷接腳的位準是否等於一預設位準；當中斷接腳的位準不等於預設位準時，掃描按鍵，用以判斷哪個按鍵被按下；以及當中斷接腳的位準等於預設位準，並且持續達一預設時間時，掃描按鍵，用以判斷按鍵是否被按下。

為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100、200‧‧‧按鍵系統

110、211~214‧‧‧按鍵

120、220‧‧‧控制器

130、230‧‧‧中斷設定單元

140、241~244‧‧‧設定單元

150、251~254‧‧‧耦合元件

P₁~P₄‧‧‧接腳

P_IR‧‧‧中斷接腳

R_I、R₁~R₄‧‧‧電阻

PW‧‧‧電源

S310、S320、S330~S313‧‧‧步驟

第1圖為本發明之按鍵系統之一可能示意圖。

第2圖為本發明之按鍵系統的另一示意圖。

第3圖為本發明之控制方法的一可能流程圖。

第1圖為本發明之按鍵系統之一可能示意圖。如圖所示，按鍵系統100包括一按鍵110以及一控制器120。按鍵系統100可應用至任何具有按鍵的裝置中，如滑鼠、鍵盤…等週 邊裝置，用以快速地根據被按下的按鍵進行相對應的服務程式或功能。在本實施例中，控制器120具有接腳P₁與中斷接腳P_IR。按鍵110分別耦接接腳P₁與中斷接腳P_IR。當中斷接腳P_IR的位準不等於一預設位準時，控制器120立即偵測接腳P₁的位準，用以判斷按鍵110是否被按下。當接腳P₁的位準不等於預設位準時，表示按鍵110被按下。因此，控制器120執行按鍵110所對應的一服務程式或功能。

在本實施例中，控制系統100更包括一中斷設定單元130，用以將中斷接腳P_IR的位準設定在一預設位準。本發明並不限定中斷設定單元130的內部架構。任何能設定中斷接腳P_IR的位準的電路架構均可作為中斷設定單元130。在一可能實施例中，中斷設定單元130具有一電阻R_I。電阻R_I的一端接收電源PW，另一端耦接中斷接腳P_IR，用以設定中斷接腳P_IR的位準等於電源PW的位準。本發明並不限定電源PW的位準大小。在一可能實施例中，電源PW可能是一接地位準(ground)，或是一高於接地位準的操作電壓。在本實施例中，預設位準約略等於電源PW的位準。

按鍵系統100更包括一設定單元140，用以設定接腳P₁的位準。在本實施例中，接腳P₁的位準也是被設定在預設位準，如一高位準。當按鍵110未被按下時，接腳P₁的位準等於預設位準。當按鍵110被按下時，接腳P₁的位準將不等於預設位準。本發明並不限定設定單元140的內部架構。任何能設定接腳P₁的位準的電路架構均可作為設定單元140。在本實施例中，設定單元140具有一電阻R₁。電阻R₁的一端接收電源PW， 另一端耦接接腳P₁。

雖然電阻R₁與R_I都是接收同一電源PW，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，電阻R₁與R_I可能接收不同電源，因此，中斷接腳P_IR與接腳P₁會被預設在不同的位準。在一可能實施例中，中斷接腳P_IR的預設位準大於或小於接腳P₁的預設位準。

按鍵系統100更包括一耦合元件150。耦合元件150耦接於接腳P₁與中斷接腳P_IR之間，用以在按鍵110被按下時，暫時地改變中斷接腳P_IR的位準，使中斷接腳P_IR的位準等於一中斷位準。在本實施例中，在一段時間後，耦合元件150回復中斷接腳P_IR的位準，使中斷接腳P_IR的位準再度回到預設位準，其中，中斷接腳P_IR由中斷位準恢復到預設位準的時間與耦合元件150的特性有關。

任何能夠根據接腳P₁的位準改變中斷接腳P_IR的位準，並使中斷接腳P_IR的位準回復到預設位準的元件，均可作為耦合元件150。在一可能實施例中，耦合元件150係為一電容。舉例而言，耦合元件150可能是一陶瓷電容，如積層陶瓷電容器(Multi-layer Ceramic Capacitor；MLCC)。在其它實施例中，耦合元件150可能是其它種類的電容。

當耦合元件150係為一電容時，如果接腳P₁的位準由一高位準變化至一低位準時，藉由電容耦合效應，中斷接腳P_IR的位準也會由一高位準變化至一低位準。透過中斷設定單元130供電予耦合元件150，中斷接腳P_IR的位準會逐漸上升，由低位準回到高位準。

第2圖為本發明之按鍵系統的另一示意圖。在本實施例中，按鍵系統200具有複數按鍵211~214以及一控制器220。本發明並不限定按鍵的數量。在其它實施例中，按鍵系統200可能具有其它數量的按鍵。為方便說明，第2圖僅顯示按鍵211~214。

如圖所示，按鍵211耦接控制器220的接腳P₁。按鍵212耦接控制器220的接腳P₂。按鍵213耦接控制器220的接腳P₃。按鍵214耦接控制器220的接腳P₄。在一可能實施例中，按鍵211~214均為機械式開關。在另一可能實施例中，按鍵211~214係為鍵盤或是滑鼠的按鍵。

按鍵系統200具有一中斷設定單元230以及設定單元241~244。中斷設定單元230耦接控制器220的中斷接腳P_IR，用以設定中斷接腳P_IR的位準等於一預設位準，如一高位準或是一低位準。設定單元241~244分別耦接控制器220的接腳P₁~P₄，用以將接腳P₁~P₄的位準設定在預設位準。本發明並不限定預設位準的大小。在一可能實施例中，預設位準係為一接地位準，或是一高於接地位準的位準。由於中斷設定單元230以及設定單元241~244的特性與第1圖的中斷設定單元130以及設定單元140相似，故不再贅述。

在本實施例中，按鍵系統200更包括耦合元件251~254，用以根據接腳P₁~P₄的位準變化改變中斷接腳P_IR的位準，並設定中斷接腳P_IR的位準，由一中斷位準恢復至預設位準。如圖所示，耦合元件251耦接在接腳P₁與P_IR之間。耦合元件252耦接在接腳P₂與P_IR之間。耦合元件253耦接在接腳P₃與P_IR之間。 耦合元件254耦接在接腳P₄與P_IR之間。由於耦合元件251~254相似第1圖的耦合元件150，故不再贅述。為方便說明，以下內容係假設耦合元件251~254均為電容，一具體實現中耦合元件均為MLCC電容。

當按鍵211~214未被按下時，由於耦合元件251~254的兩端的位準相同(均為預設位準)，因此，耦合元件251~254未儲存電荷。當按鍵211~214之一者被按下時，相對應的接腳的位準將不等於預設位準，如等於一低位準。根據電容特性，中斷接腳P_IR的位準將從預設位準變化至一中斷位準，如低位準。由於中斷接腳P_IR的位準由預設位準變化至中斷位準，因此，觸發控制器220。控制器220開始掃描接腳P₁~P₄的位準，用以判斷哪個按鍵被按下。

在一可能實施例中，控制器220判斷接腳P₁~P₄的位準是否等於預設位準，當接腳P₁~P₄之一者的位準不等於預設位準時，表示相對應的按鍵被按下。相反地，當接腳P₁~P₄之一者的位準等於預設位準時，表示相對應的按鍵未被按下。因此。當接腳P₁的位準不等於預設位準時，表示按鍵211被按下，因此控制器220執行按鍵211所對應的功能。

在本實施例中，當按鍵211~214之一者被按下時，中斷接腳P_IR的位準暫時變化至中斷位準(如低位準)，但由於耦合元件251透過設定單元230接收來自電源PW的電力，因此，耦合元件251進入一充電狀態，使得中斷接腳P_IR的位準逐漸回到預設位準。在中斷接腳P_IR的位準回到預設位準後，如果按鍵211~214之一者被按下時，中斷接腳P_IR的位準將再度由預設位 準變化至中斷位準，因而觸發控制器220，使得控制器220立即再度偵測接腳P₁~P₄的位準，並根據偵測結果執行相對應的服務程式。

在其它實施例中，當中斷接腳P_IR的位準維持在預設位準的持續時間達一預設時間時，控制器220主動判斷接腳P₁~P₄的位準，用以判斷按鍵211~214是否被按下。在此例中，即使中斷接腳P_IR的位準未發生變化，但控制器220仍每隔一預設週期(如1ms)，便主動判斷接腳P₁~P₄的位準。在預設週期中，控制器220停止判斷接腳P₁~P₄的位準。舉例而言，控制器220可能進入一休眠模式。不過控制器220每隔一時間，便離開休眠模式進入一操作模式。在操作模式下，控制器220判斷接腳P₁~P₄的位準，判斷按鍵211~214是否被按下。然而，一旦中斷接腳P_IR的位準發生變化，即使控制器220在休眠模式，中斷接腳P_IR的位準喚醒控制器220，用以立即掃描接腳P₁~P₄的位準。

在本實施例中，由於控制器220透過單一中斷接腳，便可得知按鍵211~214是否被按下，故可降低控制器220的工作負擔，並加快控制器220的反應速度，又不會增加控制器220的接腳數量。再者，一旦中斷接腳P_IR的位準由預設位準變化至中斷位準時，控制器220便立即找出被按下的按鍵，因而減少固定周期的等待時間，加快控制器220的反應速度。

第3圖為本發明之控制方法的一可能流程圖。本發明的控制方法適用於一控制器，該控制器的一中斷接腳耦接複數按鍵。首先，判斷中斷接腳的位準是否等於一預設位準(步驟S310)。當中斷接腳的位準等於預設位準時，表示沒有按鍵 被按下，因此，回到步驟S310，繼續判斷中斷接腳的位準是否等於預設位準。然而，當中斷接腳的位準不等於預設位準時，表示可能有一按鍵被按下，因此，執行一掃描步驟(S330)。

在一可能實施例中，如果沒有按鍵被按下，中斷接腳的位準係等於預設位準。然而，當一按鍵被按下時，在一第一期間，中斷接腳的位準不等於預設位準，如等於一中斷位準(低位準)，因此，執行一掃描步驟(S330)。在執行掃描步驟S330時，中斷接腳的位準將回復至預設位準(如高位準)。由於中斷接腳的位準不會長時間維持在中斷位準，因此，只要中斷接腳的位準由預設位準變化至中斷位準時，表示一按鍵可能被按下，便立即進行掃描步驟S330。

在本實施例中，當中斷接腳的位準等於預設位準的持續時間達一預設時間時(步驟S320)，便執行掃描步驟(S330)。換句話說，只要中斷接腳的位準等於預設位準，每隔一預設時間(如1ms)，便執行一次的掃描步驟(S330)。然而，一旦中斷接腳的位準不等於預設位準，便立即執行掃描步驟(S330)。由於在預設時間中不需執行掃描步驟S330，故可減少控制器的功率損耗。

掃描步驟S330包括步驟S311~S313。步驟S311判斷是否有按鍵被按下。在一可能實施例中，步驟S311係判斷按鍵的位準。當按鍵未被按下時，按鍵的位準約略等於預設位準，如一高位準。然而，當按鍵被按下時，按鍵的位準將不等於預設位準，如等於一低位準。因此，藉由判斷按鍵的位準，便可得知按鍵是否被按下。

當按鍵被按下時，判斷被按下的按鍵種類(步驟S312)，並根據判斷結果執行相對應該按鍵的服務程式(步驟S313)。然而，當沒有按鍵被按下時，回到步驟S320，繼續等待一段時間後，再次執行掃描步驟S330。在等待期間，如果中斷接腳的位準不等於預設位準，表示可能一按鍵被按下，因此，立即執行掃描步驟S330，因而加快控制器的反應速度。

依據前述本發明之各實施例，在一具體實現中，當按鍵進行動作時，同時給MLCC一個中斷信號，控制器讀取中斷後立即去處理該按鍵的動作，省去了傳統按鍵控制中的固定週期的等待時間，以加快控制按鍵工作的核心控制單元(MCU)的反應速度，還透過電阻-電容迴路(即電阻R₁和R_I以及耦合元件MLCC)，使所有按鍵共用1個中斷接腳，藉此降低MCU的工作負擔，進一步加快了MCU反應速度。

除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧按鍵系統

110‧‧‧按鍵

120‧‧‧控制器

130‧‧‧中斷設定單元

140‧‧‧設定單元

150‧‧‧耦合元件

P₁‧‧‧接腳

P_IR‧‧‧中斷接腳

R_I、R₁‧‧‧電阻

PW‧‧‧電源

Claims (11)

1. 一種按鍵系統，包括：至少一按鍵；以及一控制器，具有至少一接腳以及一中斷接腳，其中該至少一接腳一一對應地耦接該至少一按鍵，且該中斷接腳耦接該至少一按鍵；其中，當該中斷接腳的位準不等於一預設位準時，該控制器判斷該至少一接腳的位準，以確定該至少一按鍵中一者是否被按下，當該至少一接腳中一者的位準不等於一預設位準時，該控制器執行與該接腳相應的按鍵所對應的服務程式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵系統，更包括：至少一設定單元，用以將該至少一接腳中每一者的位準設定在該預設位準；一中斷設定單元，用以將該中斷接腳的位準設定在該預設位準；以及至少一耦合元件，一一對應地耦接於該至少一接腳與該中斷接腳之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之按鍵系統，其中該至少一耦合元件係為至少一陶瓷電容。
4. 如申請專利範圍第2項所述之按鍵系統，其中該至少一設定單元中每一者具有一電阻，該電阻的一端耦接一電源，另一端耦接相對應的接腳。
5. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵系統，其中當該至少一 按鍵被按下時，在一第一期間，該中斷接腳的位準由該預設位準變化至一中斷位準，並觸發該控制器，在一第二期間，該中斷接腳的位準由該中斷位準回復到該預設位準；其中，當該控制器被觸發時，該控制器判斷接腳的位準是否等於該預設位準，當接腳的位準不等於該預設位準時，該控制器執行相應的按鍵所對應的服務程式。
6. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵系統，其中當該中斷接腳的位準維持在該預設位準的持續時間達一預設時間時，該控制器主動判斷該至少一接腳中每一者的位準，以判斷是否有按鍵被按下。
7. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵系統，其中該控制器每隔一預設週期，判斷該第一接腳的位準，在相鄰兩該預設週期期間，該控制器停止判斷該第一接腳的位準。
8. 一種應用於如申請專利範圍第1項至第7項任一項所述之按鍵系統之控制方法，包括：判斷該中斷接腳的位準是否等於一預設位準；當該中斷接腳的位準不等於該預設位準時，掃描該至少一按鍵，以確定出被按的按鍵；以及當該中斷接腳的位準等於該預設位準，並且持續達一預設時間時，掃描至少一按鍵，以判斷該至少一按鍵中一者是否被按下。
9. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，更包括： 當沒有按鍵被按下時，在一預設週期後，再重新掃描該至少一按鍵，以判斷該至少一按鍵中一者是否被按下。
10. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，其中在該預設時間期間中，當該中斷接腳的位準不等於該預設位準時，立即掃描該至少一按鍵，以確定出被按的按鍵被按下。
11. 如申請專利範圍第8項所述之控制方法，其中當該等按鍵之至少一者被按下時，在一第一期間，該中斷接腳的位準不等於該預設位準，在一第二期間，該中斷接腳的位準等於該預設位準。