基于LPC51U68 的有线机械键盘方案

NXP管管 · 发表于 2020-8-5 16:42:26

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：

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：

图 2 评估板功能框图

（1）原理图：

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

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

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

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

② Bottom 层

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

② 程序如下图所示：

③ 引脚配置：

④ 按键判断和字符设置

⑤ EZH 按键快速扫描代码

⑥ 接烧录 USB 接口下载程序

⑦ 接 USB 通讯接口测试按键输入字符 a

► 场景应用图

► 产品实体图

► 展示版照片

► 方案方块图

► 键盘 Demo

► 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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