按键远程控制板的硬件设计

项目核心需求

本项目的目标是在保留原有单片机系统的物理按键功能的前提下，实现远程控制按键功能。

原有的单片机系统的物理按键原理大致如图1所示，单片机系统分为主板和按键板两个部分，主板与按键板之间通过SPI进行通讯。当检测到按键被按下时，主板会进行相应处理。（这里特别说明，按键板的按键原理和按键编码由我方整理提供）。

改造后的按键远程控制方案的架构图如图2所示，与上述原有的单片机系统图对比，主要在主板和按键板之间增加了远程控制板。

远程控制板主要实现以下功能：

1、 保留原有的物理按键功能。远程控制板将主板发送的SPI信号传递给按键板，同时将按键板返回的SPI信号回传给主板，从而保留原有的按键板功能。

2、 按键远程控制功能。远程控制板可以接收网络（有线网口、WIFI、4G）、串口（232、485）或者CAN发送的按键控制命令，给主板返回一个SPI的按键信号（发送一次命令代表按下某一个物理按键），从而实现远程控制按键。

3、 按键优先级总裁功能。当按键板和控制板同时发送按键时，控制板可以进行优先级总裁，控制只有其中一方可以给主板发送按键信号，另外一方则不给主板发送。即控制板可以阻断按键板与主板之间的按键通讯。

4、 按键历史记录功能。控制板可以记录按键板什么时候按下了什么按键。

硬件需求：

1、 芯片架构采用ARM Linux

2、 512MB Flash、256MB DDR3L

3、 16P fc灰排线插座2个，用于传输SPI信号

4、 SPI外设2个，时钟周期小于250ns

5、 RJ45网口、WIFI、4G网口各1个

6、 232、485、CAN各1个

7、 运行指示灯2个

8、 9-36V直流供电

9、 满足工业环境运行要求

合作方式

原理图 + 电路图 + 打板 + 外壳（可选）由贵公司负责设计和打样，嵌入式开发由我方负责。

可扩展需求

上述是核心述求（简称“SPI按键远程控制”），以下是可扩展性的要求：

为了兼容另一类矩阵键盘扫描的远程控制功能（简称“扫描按键远程控制”），即这类设备的主板和按键板之间采用矩阵键盘扫描原理检测按键，因此控制板在硬件上预留2个键盘扫描的24P插头（一个插头用于链接主板，另一个插头用于链接按键板）。控制板的功能与前面描述的一致：

1、 保留原有的物理按键功能。远程控制板将主板发送的矩阵键盘扫描信号传递给按键板，同时将按键板返回的矩阵键盘按键信号回传给主板，从而保留原有的按键板功能。

2、 按键远程控制功能。远程控制板可以接收网络（有线网口、WIFI、4G）、串口（232、485）或者CAN发送的按键控制命令，给主板返回一个矩阵键盘的按键信号（发送一次命令代表按下某一个物理按键），从而实现远程控制按键。

3、 按键优先级总裁功能。当按键板和控制板同时发送按键时，控制板可以进行优先级总裁，控制只有其中一方可以给主板发送按键信号，另外一方则不给主板发送。即控制板可以阻断按键板与主板之间的按键通讯。

4、 按键历史记录功能。控制板可以记录按键板什么时候按下了什么按键。