GD32VF103に割り込みを掛けるのに単体スイッチなど使っておりましたが、ちょいと数字が入力できる程度の「スイッチ配列」が欲しいもんだな、と思い立ちました。しかし、自作して醜い配線が多数というのは嫌。ちょうど良い塩梅の「キット」が売られていました。AE-KIT45-KEYPAD4X3、これなら汚い配線にはならない筈。
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これまたArduino用がメインで売られているキットのようです。以下の商品ページへ行けば、Arduino用のサンプルプログラムをダウンロードすることができます。
秋月通商: 4×3キーパッド作成キット用基板 AE-KIT45-KEYPAD4X3
当方は、Arduinoではなく、GigaDevice社のRISC-Vコア搭載MCU、GD32VF103を搭載したSeeed社の開発ボード（環境はGD32VF103-SDK)にこのキーパッドのキット接続しようとしているので、そのままという分けには行きませぬ。
まずは、「キット」の組み立てから。以下がキットの内容であります。タクトスイッチ１２個を４ビットｘ３ワード構成にするボードです。「ビット線」A,B,C,Dには電源との間に1kΩのプルアップをそれぞれ接続。駆動側の「ワード線」X,Y,Zと各スイッチの間にはダイオードが挿入されます。表面実装部品などはまったくないので、簡単に半田付けできます。
なおキットには、ピンヘッダが付属しているのですが、当方の事情により、手持ちのピンソケットに換えて実装いたしました。
半田付けしたら、評価ボードのGPIOに接続するだけです。GD32VF103VBT6は、16ビットのGPIOポートが、A,B,C,D,Eと5個も使用可能なので、今回は、
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- Port Dの８、９、１０番を「ワード線」X,Y,Z
- PortEの１２、１３、１４、１５番を「ビット線」A,B,C,D
とし、電源は3.3Vといたしました。開発に使っているPlatformIO上では、同じGD32VF103でも48ピンバージョンを搭載している小型ボード Longan nanoと「たばかって」動作させていますが、Longan nanoではこの辺のポートは使えない筈。
接続したところは、こんな感じ。
単なるGPIO接続なので、初期化、コードについては特に難しいことはありません。以下とおり（などと言いながら、最初、まったく動作せず、慌てふためいて調べたところが、結局、最初にPORT DとEに rcu_periph_clock_enableするのを忘れていた、というオチでした。トホホ。）
void initializePeriph(void) {
// Enable Peripheral clock
～途中略～
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD); // Keypad
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOE); // Keypad
～途中略～
// A .. PE12
// B .. PE13
// C .. PE14
// D .. PE15
// X .. PD8
// Y .. PD9
// Z .. PD10
gpio_init(GPIOD, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10); // KEYPAD drive
gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15); // KEYPAD inputs
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_8);
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_9);
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_10);
～以下略～
キーの読み取りルーチンは以下のとおり、全１２キーについてそれぞれキーがおされていたら０、キーが押されていなかったら１の１ビットの値を並べたステータス値を返してきます。同時に２つ以上のキーが押されていても当然分かります。
unsigned int keyStatus(void) {
uint16_t xstat, ystat, zstat;
gpio_bit_reset(GPIOD, GPIO_PIN_8); //X
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_9);
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_10);
delay_1ms(1);
//delayS(100);
xstat = gpio_input_port_get(GPIOE) & 0xF000;
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_8);
gpio_bit_reset(GPIOD, GPIO_PIN_9); //Y
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_10);
delay_1ms(1);
//delayS(100);
ystat = gpio_input_port_get(GPIOE) & 0xF000;
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_8);
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_9);
gpio_bit_reset(GPIOD, GPIO_PIN_10); //Z
delay_1ms(1);
//delayS(100);
zstat = gpio_input_port_get(GPIOE) & 0xF000;
gpio_bit_set(GPIOD, GPIO_PIN_10);
return (unsigned int)((zstat >> 4) | (ystat >> 8) | (xstat >> 12));
}
単独キーのキースキャンは問題なかったのですが、ひとつ「トラブッた」のは、２つ以上のキー押しの場合です。同一のワード線上の複数キーについては問題ないのですが、複数のワード線にまたがる同じビット線のキーを２個押すと、押していない３本目のワード線のビットも押されているかに見えました。具体的に言うと、XのAとYのAを同時に押すと押していないZのAも押されているように見えます。
まあ予想はしていました。上のコードの//で潰してあるところが修正箇所。最初使った待ちの長さが短すぎると判断したので、タイマで確実に「長時間」待つ関数で「待ち」をとても長くしたところ正常に動作するようになりました。
ビット線の「１」はプルアップ抵抗で回復するようになっているので、ワード線のスキャンの切り替えがその「回復時間」より早ければ、１と認識されるレベルになる前に読み込んでしまう筈。回復時間は、抵抗1kΩと、浮遊容量（マイコンのポートからKEYPAD間の長いジャンパ線とスイッチ通ってダイオードにいたる経路の）で決まる筈。本当はちゃんと測った方がいいと思うのだけれど、ゆるゆるスキャンすれば、まあ動くので、許す。いい加減な。