记录一个“诡异”的矩阵键盘问题

Zoologist

最近用船型开关做了一个矩阵键盘，电路图如下：

简单的说就是 KEY_ROW1-3 轮流为 HIGH 然后通过读取 KEY_COL1 引脚的电平就能得到当前开关状态。编写的取得按键信息的代码如下：

int GetPressed() {

  int result = 0;

  

digitalWrite(KEY_ROW1, HIGH);

digitalWrite(KEY_ROW2, LOW);

digitalWrite(KEY_ROW3, LOW);

  // Upper line

  result =(digitalRead(KEY_COL1) << 3) +

          (digitalRead(KEY_COL2) << 2) +

          (digitalRead(KEY_COL3) << 1) +

          digitalRead(KEY_COL4);

  // Middle line

digitalWrite(KEY_ROW1, LOW);

digitalWrite(KEY_ROW2, HIGH);

digitalWrite(KEY_ROW3, LOW);

  result =((digitalRead(KEY_COL1) << 3) +

           (digitalRead(KEY_COL2) << 2) +

           (digitalRead(KEY_COL3) << 1) +

           (digitalRead(KEY_COL4))) +

           result *10;

  

  

  // Buttom line

  digitalWrite(KEY_ROW1,LOW);

digitalWrite(KEY_ROW2, LOW);

digitalWrite(KEY_ROW3, HIGH);

  result =(digitalRead(KEY_COL1) << 3) +

          (digitalRead(KEY_COL2) << 2) +

          (digitalRead(KEY_COL3) << 1) +

          (digitalRead(KEY_COL4) << 0) +

           result *10;

  return result;

}

调试中我惊奇的发现每次读取KEY_COL1的值竟然不同，示意如下：

即使我将digitalRead直接写成(GPIO.in>> KEY_COL1) & 0x1 也有同样的现象。

于是针对这个问题做了如下实验：

1.     直接在 FireBeetle上跑，不插入在矩阵键盘中，无现象；

2.     将 x 定义为全局变量，同样现象；

3.     试图关掉ESP32的编译优化功能，没有找到对应项目

从1的结果判断这个问题和我的硬件是有关的，最终拿出了示波器，果真，上了之后能够看到如下波形（黄色是KEY_COL1，绿色是KEY_ROW1）：可以看到当拉高之后接收端马上变高，但是拉低之后过了很久才会降低。于是怀疑的点就是读取太快，上一个拉高的影响还没有完全结束，导致了误判。

有了上面的猜想就编写一个代码,不断拉高ROW1和 ROW3 ，然后看看是否会出现这样的问题，结果显示：如果一个 ROW上有一个按键是闭合的，那么另外一个 ROW的读取很大概率产生误判。

digitalWrite(KEY_ROW1, HIGH);

  digitalWrite(KEY_ROW2,LOW);

digitalWrite(KEY_ROW3,  LOW);

c1=(digitalRead(KEY_COL1) << 3) +

          (digitalRead(KEY_COL2) << 2) +

          (digitalRead(KEY_COL3) << 1) +

          digitalRead(KEY_COL4);

digitalWrite(KEY_ROW1, LOW);

  digitalWrite(KEY_ROW2,LOW);

digitalWrite(KEY_ROW3,  HIGH);

c2=(digitalRead(KEY_COL1) << 3) +

          (digitalRead(KEY_COL2) << 2) +

          (digitalRead(KEY_COL3) << 1) +

          digitalRead(KEY_COL4);

if (c1==c2){Serial.print(c1);Serial.print("  ");Serial.println(c2);delay(1000);}

下面黄色是KEY_COL1Pin （读取）和KEY_ROW3（发送）的波形图（我的示波器只有两个通道），可以看到ROW1拉高的影响持续了到KEY_ROW3的发生，因此再次读取 KEY_COL1的结果是错误的。

找到了原因问题就好解决了，每次 digitalRead() 之后加一个一个delay 让它完成放电就能保证结果的正确性了。

有诗为证：

矩阵键盘惹人愁，

现象诡异结果谬。

I/O 若水不停歇，

CPU更快似光流。

XlinliY.Zhang

可以套个millis()，连消抖都一起搞定