ADP5589：强大的按键解码器与I/O扩展器

在电子设计领域，对于需要按键输入和I/O扩展功能的设备来说，ADP5589是一款非常值得关注的芯片。今天，我们就来详细了解一下这款ADP5589按键解码器与I/O扩展器。

文件下载：ADP5589CP-EVALZ.pdf

一、ADP5589概述

ADP5589是一款具有19个I/O端口的扩展器，集成了按键矩阵解码器、可编程逻辑、复位发生器和PWM发生器等功能。它适用于多种设备，包括便携式设备（如手机、遥控器和相机）以及非便携式应用（如医疗保健、工业和仪器仪表）。I/O扩展器的作用在于增加处理器可用的I/O数量，或者减少前面板设计中通过接口连接器所需的I/O数量。

二、主要特性

2.1 事件记录FIFO

ADP5589配备了一个16元素的FIFO，用于事件记录。默认情况下，它主要记录按键事件，如按键按下和释放。不过，也可以对通用输入（GPI）和逻辑活动进行配置，使其在FIFO上生成事件信息。通过一个由5位组成的事件计数器EC[4:0]，用户可以知道在任何给定时间需要读取多少FIFO内容。

2.2 可配置I/O

它拥有19个可配置的I/O，能够实现多种功能：

• 按键矩阵解码：支持最大11×8的矩阵按键解码。
• 通用I/O扩展：最多可提供19个输入/输出。
• PWM生成：可以生成PWM信号。
• 时钟分频：对外部提供的时钟源进行分频。
• 双可编程逻辑块：可实现一些常见的逻辑功能。
• 复位发生器：具备两个复位发生器。

2.3 其他特性

• I2C接口：支持快速模式（Fm+），最高可达1 MHz。
• 开漏中断输出：方便与外部处理器进行通信。
• 多种封装形式：提供24引脚LFCSP（3.5 mm × 3.5 mm）和25球WLCSP（1.99 mm × 1.99 mm）两种封装。

三、功能详细解析

3.1 事件FIFO

事件FIFO由16个8位寄存器组成。每个寄存器的Bits[6:0]保存事件标识符，Bit 7保存事件状态。通过这种方式，能够识别127种不同的事件。当FIFO中有事件时，用户首先读取事件计数器EC[4:0]，以确定需要读取的事件数量。事件只能从FIFO顶部读取，读取后，FIFO中剩余的事件会向上移动一个位置，EC[4:0]计数减1。

3.2 按键扫描控制

19个输入/输出引脚可配置为解码最大88个开关（11×8矩阵）的按键矩阵。R0 - R7引脚构成按键矩阵的行，C0 - C10引脚构成列。行引脚通过内部300 kΩ（或100 kΩ）电阻上拉，列引脚通过内部NMOS电流沉驱动为低电平。

按键扫描过程如下：当按键扫描器空闲时，行引脚被上拉为高电平，列引脚被驱动为低电平。当检测到行引脚为低电平时，开始按键扫描。扫描时，先将所有列引脚驱动为高电平，然后逐个将列引脚驱动为低电平，检测行引脚是否为低电平。为了防止误触发，按键必须按下两个扫描周期才能被识别为有效按键。

3.3 按键扩展与幽灵问题

按键可以通过将每行直接连接到地的开关进行扩展。当按下连接到地的开关时，整行接地，ADP5589会将这种情况解码为一个特殊的按键事件。不过，需要注意的是，当扩展按键被按下时，该行上的其他按键将无法被检测到。

幽灵问题是指在按键矩阵中，某些按键组合会导致额外按键的误读。解决幽灵问题的方法是选择合适的按键矩阵布局，避免三个或更多按键同时在多行或多列上被按下。

3.4 FIFO锁定/解锁

ADP5589具有锁定模式，在该模式下，事件不会更新FIFO、事件计数器或生成EVENT_INT中断，直到检测到解锁事件。锁定功能可以通过设置LOCK_EN位或用户可编程的按键或GPI事件来启用。解锁事件通过UNLOCK1[7:0]和UNLOCK2[7:0]寄存器进行编程。

3.5 GPI输入与GPO输出

每个I/O线都可以配置为通用逻辑输入（GPI）或通用输出（GPO）。GPI可以通过GPI_STATUS_x寄存器读取当前输入状态，并通过GPI_INTERRUPT_EN_x寄存器编程产生中断。GPO的配置和使用可以参考详细寄存器描述部分。

3.6 逻辑块

ADP5589的几个I/O线可以用作输入和输出，以实现一些常见的逻辑功能。逻辑块的输出可以配置为生成中断或在FIFO上生成事件。

3.7 PWM块

PWM发生器的输出可以配置为驱动I/O引脚R3。PWM的开关时间通过四个8位寄存器进行编程。新编程的值在写入最后一个字节PWM_ONT_HIGH_BYTE（地址0x41）后才会被锁存。

3.8 时钟分频块

时钟分频块可以对通过I/O引脚C6输入的外部时钟源进行分频，分频后的输出通过I/O引脚R3输出。

3.9 复位块

ADP5589有两个复位块，当检测到某些事件同时发生时，可以生成复位条件。RESET1最多可以编程三个复位触发事件，RESET2最多可以编程两个复位触发事件。

3.10 中断

INT引脚可以在任何内部中断源激活时被拉低。用户可以在寄存器INT_EN中选择哪些内部中断与外部中断引脚交互。

四、寄存器接口与配置

ADP5589通过其I2C兼容的串行接口进行寄存器访问，支持最高1 MHz的时钟频率。在访问FIFO或按键事件计数器（KEC）时，FIFO/KEC更新会暂停。文档中详细介绍了I2C的单字节写入、多字节写入、单字节读取和多字节读取序列。

五、应用与订购信息

5.1 应用

ADP5589适用于各种需要按键输入和I/O扩展功能的设备，如手机、遥控器、相机、医疗设备、工业控制设备等。

5.2 订购信息

ADP5589提供多种型号，不同型号在功能上有所差异，如所有GPIO上拉、复位直通、特殊功能引脚下拉等。同时，还提供评估板ADP5589CP - EVALZ，方便工程师进行测试和开发。

总的来说，ADP5589是一款功能强大、应用广泛的按键解码器与I/O扩展器。在实际设计中，工程师可以根据具体需求对其进行灵活配置，以满足不同设备的功能要求。大家在使用过程中有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。