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[分享] 基于LPC51U68 的有线机械键盘方案

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    发表于 2020-8-5 16:42:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
    基于 LPC51U68 的有线机械键盘方案


    众所周知,键盘主要分为机械键盘和薄膜键盘,而众多的产商将机械键盘定义为电竞键盘,机械键盘与薄膜键盘的区别在于结构设计。机械键盘的每一颗按键都有一个单独的 Switch 来控制闭合,这个开关也被称做为“轴”,轴的结构主要分为:上盖、轴芯、动片、静片、触电铜片、弹簧、底座。薄膜键盘则没有对应的轴体,从上到下分别为:硅胶膜、塑料膜、绝缘膜、塑料膜,通过按压硅胶层导通下层的电路从而触发按键。显然机械键盘可以提供更好的操作手感与游戏体验,为广大的电竞发烧友所热捧。


    游戏已经成为许多人生活中不可或缺的一部分,电竞行业红红火火,渐渐得到大多数人的认可,机械键盘成为了电竞发烧友的标配。大联大世平集团推出了基于 NXP LPC51U68 为主控的有线机械键盘方案,LPC51U68 的基本参数如下:


    高效节能的 ARM Cortex®-M0+ 内核
    主频最高可达 150 MHz
    256 KB Flash、96 KB RAM
    支持全速的 USB2.0 接口
    支持 8×USART、8×I2C、2×I2S、8×SPI、12ch 12bit ADC


    基于 NXP LPC51U68 的有线机械键盘方案具有独特的 EZH 按键快速扫描技术,给用户提供最佳的游戏体验,同时 LPC51U68 具有基于 ROM 的 USB 驱动,大大降低开发者的难度。LPC51U68 外设资源丰富,板载 256KB 的片外 SPI Flash,除了机械键盘方案外,它还可应用于高性能游戏鼠标、指纹识别和 USB 音频设备等领域。


    主控框图如下:
    1.png
                                                                              图 1  LPC51U68 主控框图

    一、硬件设计说明:


    大联大世平集团推出了以 NXP LPC51U68 芯片为主控制器的评估板,该评估板主要由板载的烧录 MCU LPC11U35、USB 接口、Arduino 接口、RGB 灯、SPI Flash、SWD 接口以及用户按键等部分组成,评估板功能框图如下:
    2.png
    图 2  评估板功能框图

    (1)原理图:
    3.png
    ① DEBUG+POWER+LED

    该部分 LPC11U35 作为烧录 MCU,USB 接口用作程序调试,还包括了 5V 转 3.3V 的电平转换和电源显示灯的电路设计。


    ② LPC51U68_Minimum_System
    4.png
    该部分主要是主控 MCU LPC51U68 的最小系统,以及板载的 SPI Flash 电路设计。


    ③ USB_COMM+CONNECTOR+KEY
    5.png
    该部分的 USB 接口用作模拟键盘通信,还有 PMOD(SPI&I2C) 接口的电路设计,以及 ISP0、ISP1、TEST、RESET、WAKEUP 的按键电路。
    ④ ARDUINO+GPIO Interface
    6.png
    该部分是 Arduino 接口电路,并且引出 LPC51U68 所有的 GPIO 口,方便开发者用作键盘按键调试。

    (2)PCB Layout:
    ① Top 层
    7.png
    ② Bottom 层
    8.png
    二、软件设计说明:



    (1)开发环境安装


            我们使用的是 Keil uVision5(也可使用 NXP 提供的 MCU 开发环境 MCUXpresso),MCUXpresso 下载地址:http://www.nxp.com/design/softw ... -ide:MCUXpresso-IDE

    软件 SDK
           SDK 包下载链接:http://mcuxpresso.nxp.com/en/builder

    (2)USB 通讯例程开发:


    ① 实现通过开发板上的按键模拟键盘按键输入,在 PC 端打印字符(这里设置为 a),例程的路径如图所示
    9.png
    ② 程序如下图所示:
    10.png
    ③ 引脚配置:
    11.png
    ④ 按键判断和字符设置
    12.png
    ⑤ EZH 按键快速扫描代码
    13.png
    ⑥ 接烧录 USB 接口下载程序
    14.png
    ⑦ 接 USB 通讯接口测试按键输入字符 a
    15.png
    ► 场景应用图
    16.png
    ► 产品实体图
    17.png
    ► 展示版照片
    18.png
    ► 方案方块图
    19.png
    ► 键盘 Demo
    20.png
    ► 核心技术优势
    ①  基于 ARM Cortex®-M0+ 内核,主频高达 150 MHz
    ②  基于 ROM 的 USB 驱动(HID, CDC, MSC, DFU)
    ③  全速 USB2.0 接口,数据传输速率:12Mb/s
    ④  EZH 按键快速扫描可提高 10 倍以上的速率
    ⑤  提供硬件参考设计、软件 SDK、以及软硬件技术支持


    ► 方案规格
    ①  两层 Layout 板,尺寸:108×71 mm
    ②  支持 USB Device & USB Host
    ③  工作温度:-40 ℃ ~ 105 ℃
    ④  支持 SWD 接口
    ⑤  睡眠功耗:
             CPU 时钟为 12MHz 对应 900 uA
             CPU 时钟为 48MHz 对应 1.6 mA
             CPU 时钟为 96MHz 对应 3.0 mA


    文章出处:大大通


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    发表于 2020-8-5 17:02:54 | 显示全部楼层
    键盘那么大,我希望键盘上能搞几个usb口,可以拿来充电插优盘之类的,这样台式机之类的也方便,最好支持快充和usb3.0,建议走typec口,支持大电流的
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    发表于 2020-8-5 17:04:13 | 显示全部楼层
    在高端点的,配合驱动软件,实现按键重映射,按键自定义,按键宏之类的,现在很多键盘都有了
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    发表于 2020-8-5 17:06:02 | 显示全部楼层
    如果可以的话在键盘上加个小屏幕就更炫了,也不是啥新鲜功能,但是看起来倍爽啊
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     楼主| 发表于 2022-9-27 13:33:31 | 显示全部楼层
    dadaddy 发表于 2020-8-5 17:06
    如果可以的话在键盘上加个小屏幕就更炫了,也不是啥新鲜功能,但是看起来倍爽啊 ...

    有道理
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