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KeyPad(4×4)ユニット(I2C対応)

概要

前回製作した、KeyPad(4×4)を、I2C対応に改良し、汎用的に使えるようにしました。

動作原理

I2Cのスレーブ機能としての、基本的な構造は、前回製作した、LCDモニター(I2C対応)と同じです。
KeyPadの制御方式(キーマトリクススキャン)は、前回製作した、KeyPad(4×4)と同じです。

<メモリ構造>
KeyPadの押下されたキーのデータを設定するために、1バイトのメモリを使用します。
【0x00】押下キーデータ

  • 押下時には、“1234567890ABCD*#“の何れかがセットされます。
  • 非押下時には、0x00がセットされます。
    • 本ユニットが、一定時間(200msec)経過後に自動的に0x00をセットする方法(SW_MODE(0))
    • マスターからの操作によって、0x00をセットする方法(SW_MODE(1))

<処理の流れ>

  1. KeyPadをキーマトリクススキャンする。(何れかのキーが押下されるまで繰り返す)
  2. 押下されたキーの内容を、メモリ【0x00】にセットする。
  3. SW_MODE(1)の場合には、1.へ戻る。
  4. SW_MODE(0)の場合には、200msec後に、メモリ【0x00】に0x00をセットする。

<マスター側から、本ユニットの押下キーデータを、取得する方法>

  1. 【0x00】押下キーデータの内容を読み込む。
    Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xF0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xF1);
kp = Soft_I2C_Read(NO_ACK);//押下キーデータを読み込んで、kpにセットする。
Soft_I2C_Stop();
  2. キーが押されているかを確認する。
    • kpが、0x00であれば、1.へ戻る。
    • kpが、0x00以外であれば、キーが押されているので、3.へ。
  3. 【0x00】押下キーデータの内容をクリアする。
    Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0xF0);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Write(0x00);//押下キーデータを、0x00でクリアする。
Soft_I2C_Stop();

回路図

ソースコード

KeyPad_i2c.c
//********************************************************************** 
/*
	＜ＫｅｙＰａｄ（４×４）（Ｉ２Ｃ対応）＞
*/
//********************************************************************** 
 
#define		LED			PORTB.F5
 
#define		SW_ADDR1	PORTB.F0
#define		SW_ADDR2	PORTB.F2
#define		SW_ADDR3	PORTB.F3
 
#define		SW_MODE		PORTB.F6
 
#define		ADDR_BASE	0xF0
 
#define		ON			0
#define		OFF			1
 
#define		DATA_SIZE	1
 
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Write(unsigned short dat)
{
	while (SSPSTAT.BF == 1)
		;
	while (1) {
		SSPCON.WCOL = 0;
		SSPBUF = dat;
		if (SSPCON.WCOL == 1)
			continue;
		//
		SSPCON.CKP = 1;
		return;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
static	unsigned	short	i2c_memory[DATA_SIZE], i2c_pnt, i2c_flg, i2c_tmp;
 
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Handler()
{
	if (SSPSTAT.P == 1)		//ストップビットを検出しても何もしない。 
		asm	nop;
	if (SSPSTAT.S == 1)		//スタートビットを検出しても何もしない。
		asm	nop;
	//
	i2c_tmp = SSPSTAT & 0b00101101;
	//
	if (i2c_tmp == 0b00001001) {	//書き込みモード、デバイスアドレス
		i2c_tmp = SSPBUF; 
		i2c_flg = 0;
		i2c_pnt = 0;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101001) {	//書き込みモード、データ
		if (i2c_flg == 0) {
			i2c_pnt = SSPBUF;
			i2c_flg = 1;
			return;
		}
		if (i2c_flg == 1) {
			i2c_memory[i2c_pnt] = SSPBUF;
			i2c_pnt++;
			return;
		}
	}
	if (i2c_tmp == 0b00001100) {	//読み込みモード、デバイスアドレス 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101100) {	//読み込みモード、データ（ＡＣＫ） 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101000) {	//読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ） 
		i2c_tmp = SSPBUF;
		SSPCON = 0b00111110;
		return;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
void	interrupt()
{
	if (PIR1.SSPIF == 1) {
		PIR1.SSPIF = 0;
		//
		LED = ON;
		i2c_Handler();
		LED = OFF;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
unsigned	short	keyPad_keySearch()
{
	unsigned	short	kp;
	//
	kp = 0x00;
	//
	PORTA.F6 = 0;
	switch (PORTA & 0b00111100) {
	case 0b00111000:
		kp = 'D';
		break;
	case 0b00110100:
		kp = 'C';
		break;
	case 0b00101100:
		kp = 'B';
		break;
	case 0b00011100:
		kp = 'A';
		break;
	}
	PORTA.F6 = 1;
	//
	PORTA.F7 = 0;
	switch (PORTA & 0b00111100) {
	case 0b00111000:
		kp = '#';
		break;
	case 0b00110100:
		kp = '9';
		break;
	case 0b00101100:
		kp = '6';
		break;
	case 0b00011100:
		kp = '3';
		break;
	}
	PORTA.F7 = 1;
	//
	PORTA.F0 = 0;
	switch (PORTA & 0b00111100) {
	case 0b00111000:
		kp = '0';
		break;
	case 0b00110100:
		kp = '8';
		break;
	case 0b00101100:
		kp = '5';
		break;
	case 0b00011100:
		kp = '2';
		break;
	}
	PORTA.F0 = 1;
	//
	PORTA.F1 = 0;
	switch (PORTA & 0b00111100) {
	case 0b00111000:
		kp = '*';
		break;
	case 0b00110100:
		kp = '7';
		break;
	case 0b00101100:
		kp = '4';
		break;
	case 0b00011100:
		kp = '1';
		break;
	}
	PORTA.F1 = 1;
	//
	return (kp);
}
 
//********************************************************************** 
 
unsigned	short	keyPad_GetKey()
{
	unsigned	short	newkp, oldkp, cnt;
	//
	oldkp = 0x00;
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		newkp = keyPad_keySearch();
		if ((newkp == 0x00) || (newkp != oldkp))
			cnt = 0;
		oldkp = newkp;
		Delay_ms(5);
	}
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		if (keyPad_keySearch() != 0x00)
			cnt = 0;
		Delay_ms(5);
	}
	//
	return (newkp);
}
 
//********************************************************************** 
 
static	unsigned	short	Luminance[10] = {255, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 0};
 
void	main()
{
	unsigned	short	cnt;
	//
	CMCON  = 0b00000111;		//コンパレータは使用しない。 
	ANSEL  = 0b00000000;		//A/Dコンバータは使用しない。 
	OSCCON = 0b01110000;		//クロックは内臓8MHzを使用する。 
	TRISA  = 0b00111100;		//PORTAを設定する。 
	TRISB  = 0b01011111;		//PORTBを設定する。 
	OPTION_REG.NOT_RBPU = 0;	//PORTBをプルアップする。
	//Ｉ２Ｃを設定する。 
	SSPSTAT.SMP = 1;
	SSPSTAT.CKE = 1;
	SSPCON.WCOL = 0;
	SSPCON.SSPOV = 0;
	SSPCON.SSPEN = 1;
	SSPCON.CKP = 1;
	SSPCON.SSPM0 = 0;
	SSPCON.SSPM1 = 1;
	SSPCON.SSPM2 = 1;
	SSPCON.SSPM3 = 1;
	SSPADD = ADDR_BASE + ((SW_ADDR3 == 1) ? 8 : 0) + ((SW_ADDR2 == 1) ? 4 : 0) + ((SW_ADDR1 == 1) ? 2 : 0);
	PIE1.SSPIE = 1;
	PIR1.SSPIF = 0;
	//
	//
	PORTA.F6 = 1;
	PORTA.F7 = 1;
	PORTA.F0 = 1;
	PORTA.F1 = 1;
	//
	LED = OFF;
	i2c_pnt = 0;
	i2c_flg = 0;
	i2c_memory[0] = 0x00;		
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		LED = ON;
		Delay_ms(50);
		LED = OFF;
		Delay_ms(50);
	}
	// 割り込み(全体)の設定
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	while (1) {
		i2c_memory[0] = keyPad_GetKey();
		//
		if (SW_MODE == 0) {
			Delay_ms(200);
			i2c_memory[0] = 0x00;		
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

<参考>
※テストデータ送信用(I2Cマスター/PIC16F88)のプログラムです。

keyPad_i2c_master.c
//********************************************************************** 
/*
	＜ＫｅｙＰａｄ（４×４）のテストデータ送信用（マスター）＞
*/
//********************************************************************** 
 
#define		ACK			1
#define		NO_ACK		0
 
//********************************************************************** 
 
void	SwitchONcheck()
{
	while (Button(&PORTB, 3, 1, 0) == 0)
		;
	while (Button(&PORTB, 3, 1, 1) == 0)
		;
}
 
//********************************************************************** 
 
void main()
{
	unsigned	short	kp, l_cnt, c_cnt, cnt;
	//
	OSCCON = 0b01110000;	// クロックを8Mhzに設定する。 
	ANSEL = 0b00000000;		// Ａ／Ｄ変換は使用しない。 
	TRISA = 0b00110000;
	TRISB = 0b00001111;
	//
	Lcd_Custom_Config(&PORTA, 1, 0, 7, 6, &PORTB, 5, 6, 7);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(1, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	l_cnt = 1;
	c_cnt = 1;
	//
	Soft_I2C_Config(&PORTA, 2, 3);	// SDA, SCL
	//
	while (1) {
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xF0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xF1);
		kp = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		if (kp == 0x00) {
			Delay_ms(100);
			continue;
		}
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xF0);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		Lcd_Custom_Chr(l_cnt, c_cnt, kp);
		c_cnt++;
		if (c_cnt == 17) {
			c_cnt = 1;
			l_cnt++;
			if (l_cnt == 3)
				l_cnt = 1;
		}
		Delay_ms(100);
	}
}
 
//**********************************************************************

動作確認

左側が、スレーブ(本ユニット)、右側が、マスター側です。

KeyPadのスイッチを、横順、縦順で押していくと、その結果が、LCDに順次表示されていきます。

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