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参赛作品《基于STM32L系列的USB、BLE双模RGB机械键盘》
xavier
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发表于Fri Jun 02 16:39:54 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):

        谢添

2. 单位或学校名称(必填项):

        个人

3. 当前职务或职称(必填项):

        嵌入式工程师

4. 参赛作品的名字(必填项):

        《基于STM32L系列的USB、BLE双模RGB机械键盘》

5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

        目前的机械键盘多以USB为主,支持蓝牙的较少,且价格较高。本作品为一个支持USB和BLE(低功耗蓝牙),带有RGB灯珠的机械键盘。支持USB和BLE连接,可进行自由切换,使用方便。并且结合RGB灯珠,可带来炫酷的视觉体验。本作品以STM32L053作为主控芯片,NRF51822作为蓝牙芯片,所选芯片皆为低功耗IC。键盘不需要电源开关,在不使用的情况下,系统自动进入低功耗模式,以达到极低的功耗。

6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

        STM32L053R8T6、NRF51822、RT9013、74HC595、TP4056、3528RGB LED、二极管、MOS管、电阻电容电感若干等

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

        cherry红轴、锂电池等



【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


**********************************键盘制作进度更新,见2楼。**********************************


一、作品简介

例如,可以包括但不局限于以下内容:

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;

   

图1  整机外观图

 

图2  整机外观图

 

图3  整机外观图

  

图4  整机外观图

  

图5  PCBA

 

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景;


        市面上支持蓝牙的机械键盘较少,同类产品多使用经典蓝牙,功耗较高。而无线键盘对功耗要求较敏感。本作品使用低功耗蓝牙(BLE)作为无线数据传输。同时支持蓝牙和USB连接,在无线模式下,借助于BLE的优势,可以实现超长续航。


3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现?

        1)使用低功耗蓝牙作为无线传输,配合低功耗的STM32L053系列MCU,带来超长续航。
        2)键盘采用84按键布局,类似普通笔记本键盘布局。在保证了基本功能按键的同时,使得键盘更加小巧,便于携带。


二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。 

 

图6 系统框图


三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;


原题图:Keyboard_SCH.pdf 



 

图7 PCB设计版图

 

图8 3D图

 

图9 3D图



2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

        STM32L053作为主控芯片,负责扫描按键和控制LED灯。当有按键按下时,通过USB接口将键值发送给电脑。同时将键值通过串口发送给蓝牙芯片。蓝牙芯片接收键值,并发送给蓝牙主机。


四、材料清单(BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件(关键器件即可),比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的,最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。


主要元器件:STM32L053R8T6、NRF51822、RT9013、74HC595、TP4056、3528RGB LED、二极管、MOS管、电阻电容电感若干等。

以上元器件均可在立创商城购买到。


五、软件部分的描述(选填)

如果您的作品涉及到软件,请列出作品对应的软件工作流程图,及关键部分的例程、源码(如果您想开源的话请上传全部源码)。

 

图10 软件流程图


    由于代码还未完善,还会进行第二版硬件的制作,因此这里暂时不上传代码。后续作品完善后,会进行开源。

六、作品演示

请上传您的作品的功能演示腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得5分,具体详见活动规则。


演示视频地址:https://v.qq.com/x/page/g0540dk7y9c.html

                        https://v.qq.com/x/page/q05409p4d9d.html


七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划,及对我们主办方的建议和意见等。


遇到的问题:
        原计划主控芯片使用STM32F103系列,相应的USB程序等均已经调通。后面考虑到功耗,索性换成了STM32L053系列。第一次使用此款芯片,遇到的问题比较多。首先没有标准库,取而代之的是LL和HAL库。在库选择上就纠结了很久。一开始选择LL库,但发现USB部分只有HAL库。之后又统一选择HAL库,但发现该库官方代码封装得太好,用起来反而不够灵活。最后是除USB使用HAL库外,其它都用LL库。
        USB调试的时候,总是枚举失败。最后发现需要在USB初始化的时候就要进行接收准备。
        另外在USB主机(电脑)往USB设备(键盘)发送数据的时候,键盘没反应。用键盘测试软件发现电脑一直在发送。很明显是键盘挂掉了,主机发送数据没有响应,导致不停重发。比如按键盘的大小写锁定键,电脑会返回一个字节数据,其中某一位包含大小写锁定键的状态。定位到代码的USB接收处理部分,发现指针问题导致程序跑飞。

仍存在的问题:
        原先在做方案验证的时候,MCU通过串口与蓝牙部分通讯,蓝牙主机可以成功响应按键操作。但在实际的键盘调试中,发现当MCU通过串口发送数据时,会导致蓝牙芯片复位重启。调试蓝牙芯片发现是通讯错误。造成此问题的原因是,这里的串口通信只使用了RX和TX,没有使用硬件流控。而蓝牙协议栈处理的优先级最高。这样就会导致串口数据丢包。解决此问题的方法是使用硬件流控,这就需要在硬件上进行改动。
为了便于开发,本次蓝牙芯片选用的是NRF51822。天线匹配部分,需要很多阻容、电感。且这次的蓝牙信号质量不是很好。准备在第二版中换一款芯片,使用Dialog的14580。该芯片内部集成巴伦,需要的外围器件少,信号方面也不用担心。


后续计划:

  • 优化PCB布局
  • 更换蓝牙芯片
  • 优化蓝牙信号
  • 更换Mini-USB接口为Type-c接口


总结:
        一直以来都有制作键盘的想法,但总是因为各种各样的原因,没有真正去开始动手。恰好看到立创商城举办这个活动,而且活动时间也比较长,想着逼自己一把,索性就报名了。由于是业余时间搞这个,时间比较分散,战线拖得太长,不过总算是基本完成了。本次作品仅完成了USB功能部分,BLE部分因为硬件需要改动,留在下一版去完善。虽未完成所有的功能,但基本达到了预期的要求,目前可以当作主力键盘来使用。本篇帖子的大部分内容都是使用这个新制作的键盘敲出来的。
        最后在这里感谢立创商城举办此次活动,感谢幕后的所有工作人员!




该帖子已被xavier于Wed Sep 06 09:31:22 CST 2017编辑过
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xavier
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发表于Fri Jun 02 16:42:56 CST 2017   |  只看该作者 2#

键盘制作进度更新


2017-06-19

  •  PCB打样回来,丝印与设计有差别。嘉立创技术说是AD版本兼容问题。

 点击查看大图

图1


 

图2


  •  空PCB。

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图3




2017-06-25

  •  PCB 焊接完成。

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图4

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图5




2017-06-26

  • 点灯OK。板子基本没问题。

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图6

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图7

    用的手里现成的灯,灯质量有点差,偏色很严重。第二版的时候,再在立创商城买一点。


2017-07-01

  • 上按键和键帽,看看效果。樱桃RGB红轴。

 点击查看大图

图8


  • 又买了点国产青轴,看看透光效果。

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图9


2017-07-06
  • 制作的不锈钢定位板也回来了。

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图10


  • 上按键看看效果。

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图11


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图12


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图13


  • 上键帽

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图14


 点击查看大图

图15


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图16


    由于是84键,右下角几个键尺寸比较特殊,不好找,价格贵。暂时用其它键代替。键帽使用的IKBC104,PBT材质。键帽厚实,质量很不错。


2017-07-7

  • 点灯试试效果

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图17

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图18

 点击查看大图

图19


2017-07-15
  •  又入了一套键帽,很便宜,但一分钱一分货。

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图20


    还是退了吧。



2017-07-23

  •  狠心入了一套84键帽,PBT材质,侧刻,不透光。

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图21


 点击查看大图

图22

2017-08-06


  •     利用周末时间搞了一下,现在已经可以打字了。终于可以摆脱笔记本键盘啦。但仍存在一些问题,键盘接收到主机下发的数据就会卡死。所以暂时不能按大写字母锁定键。由于还没有底座,暂时使用两块海绵垫一下。现在开始使用该键盘敲代码调试该键盘,感觉很有意思。

   点击查看大图

图23


2017-08-20

        基本功能已经完成,准备结贴。现在可以使用此键盘尽情的码字了。附一张大小写锁定指示灯图片。

 

图24


立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Fri Jun 02 16:52:09 CST 2017   |  只看该作者 3#

欢迎参与!很期待楼主这个估计很酷的键盘佳作!


您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
立创君
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发表于Fri Jun 02 17:35:14 CST 2017   |  只看该作者 4#
xavier 发表于 Fri Jun 02 16:42:56 CST 2017  2# 键盘制作进度更新 2017-06-19 PCB打样回来,丝印与设计有差别。...
你好,该BUG已反馈给技术核实处理。
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xavier
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发表于Fri Jun 02 19:17:28 CST 2017   |  只看该作者 5#
立创君 发表于 Fri Jun 02 17:35:14 CST 2017  4# 你好,该BUG已反馈给技术核实处理。
立创君
【官方工作人员】
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发表于Fri Jun 02 21:32:17 CST 2017   |  只看该作者 6#

>楼主已完成主动传播,恭喜再获5分。

>参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://www.szlcsc.com/go/17523dej

>报名成功后只需在朋友圈发布特定的图文内容即视为主动传播,这就是传说中的“送分题”,详询立创君微信号:LCSCSZ

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xavier
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发表于Sat Jul 29 12:25:34 CST 2017   |  只看该作者 7#
更新进度啦!!!
遥控飞机
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发表于Sat Jul 29 18:10:25 CST 2017   |  只看该作者 8#
我最近刚想换个机械的键盘,你这成本多少啊
xavier
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发表于Sat Jul 29 19:21:04 CST 2017   |  只看该作者 9#
遥控飞机 发表于 Sat Jul 29 18:10:25 CST 2017  8# 我最近刚想换个机械的键盘,你这成本多少啊
看你用什么轴和键帽。不考虑外壳的话,跟买成品差不多。
立创君
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发表于Fri Aug 04 11:43:06 CST 2017   |  只看该作者 10#
外表酷酷的,不知该机械键盘敲击感和声音如何...
立创商城(WWW.SZLCSC.COM),在线订单成交量全国领先的一站式元器件采购自营商城。
xavier
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发表于Sat Aug 05 11:31:36 CST 2017   |  只看该作者 11#
立创君 发表于 Fri Aug 04 11:43:06 CST 2017  10# 外表酷酷的,不知该机械键盘敲击感和声音如何...
看用什么轴咯。现在搞了两套,一套cherry 红轴,一套佳达隆青轴。个人还是喜欢青轴。至于手感,跟很多因素有关,这个有钢板青轴,相比无钢板,声音很清脆,回馈感强,触底生硬。
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Sat Aug 19 19:11:32 CST 2017   |  只看该作者 12#
xavier 发表于 Fri Jun 02 16:42:56 CST 2017  2# 键盘制作进度更新 2017-06-19 PCB打样回来,丝印与设计有差别。...

还剩3天了,有视频? 有视频又可以加5分哦。

此外还有SCH, PCB的源文件,BOM等,也会多加相应分数。

《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
右走
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发表于Sun Aug 20 17:08:11 CST 2017   |  只看该作者 13#
漂亮   话说 我想弄个 usb键盘 只要几个键  例如CTRL+x 为一个键  有没相关例程  打算用STM32F103C8T6 
强烈推荐的步进电机驱动IC:http://www.szlcsc.com/product/details_93315.html
仙人掌
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发表于Sun Aug 20 17:34:50 CST 2017   |  只看该作者 14#
支持下,灯全开时电池续航能有多久?
xavier
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发表于Sun Aug 20 21:33:51 CST 2017   |  只看该作者 15#
立创商城赵工 发表于 Sat Aug 19 19:11:32 CST 2017  12# 还剩3天了,有视频? 有视频又可以加5分哦。 此外还有SCH, PCB...
帖子还没有编辑完。视频已经录制好了。
xavier
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发表于Sun Aug 20 21:35:47 CST 2017   |  只看该作者 16#
仙人掌 发表于 Sun Aug 20 17:34:50 CST 2017  14# 支持下,灯全开时电池续航能有多久?
还没有测试具体电流。目前只是完成了基本功能。后续有时间再优化。
mark
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发表于Sun Aug 20 21:50:19 CST 2017   |  只看该作者 17#
可否多发点资料,人手搞一个。虽然成本较高,DIY也值得
xavier
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发表于Sun Aug 20 22:15:47 CST 2017   |  只看该作者 18#
mark 发表于 Sun Aug 20 21:50:19 CST 2017  17# 可否多发点资料,人手搞一个。虽然成本较高,DIY也值得
帖子还没有编辑完。这个搞完后,会再进行一版优化。后面打算写一篇从零开始制作的教程。
mark
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88
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发表于Mon Aug 21 09:28:34 CST 2017   |  只看该作者 19#
xavier 发表于 Sun Aug 20 22:15:47 CST 2017  18# 帖子还没有编辑完。这个搞完后,会再进行一版优化。后面打算写一...
xavier
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发表于Mon Aug 21 11:53:58 CST 2017   |  只看该作者 20#
立创商城赵工 发表于 Sat Aug 19 19:11:32 CST 2017  12# 还剩3天了,有视频? 有视频又可以加5分哦。 此外还有SCH, PCB...
现在图片上传不了,编辑帖子,调整字体后还是以前的样子,麻烦尽快处理一下。
立创君
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发表于Mon Aug 21 16:23:15 CST 2017   |  只看该作者 21#
xavier 发表于 Mon Aug 21 11:53:58 CST 2017  20# 现在图片上传不了,编辑帖子,调整字体后还是以前的样子,麻烦尽...
社区限制的图片大小是5M,大图先压缩下再上传。图片间歇性上传或显示的问题已经让技术尽快处理了,你可以先在本地准备好要更新的内容。
立创商城(WWW.SZLCSC.COM),在线订单成交量全国领先的一站式元器件采购自营商城。
xavier
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发表于Tue Aug 22 09:52:08 CST 2017   |  只看该作者 22#
全部更新完成。
立创小程
【官方工作人员】
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发表于Sat Aug 26 14:02:36 CST 2017   |  只看该作者 23#
恭喜楼主获得了第二届立创商城电子制作节入围奖,虽然距离30强还有些小差距,30强&入围奖名单:http://club.szlcsc.com/article/details_8910_1.html
但到明年的第三届电子制作节,带上您更成熟的作品参赛时,也许就能一举夺冠了呢,现在,有众多优秀作品让你参考,投票:http://club.szlcsc.com/article/details_8913_1.html
不断前行
super007
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发表于Mon Oct 30 18:08:13 CST 2017   |  只看该作者 24#
已口水满地,固件什么时候放出来,有偿也可以,微信号:  shuaigshuaizhilong
YX扬
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发表于Mon Jan 01 11:20:20 CST 2018   |  只看该作者 25#
xavier 发表于 Tue Aug 22 09:52:08 CST 2017  22# 全部更新完成。
楼主可以来个邮箱联系吗?我也想做。
xavier
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发表于Thu Jan 11 14:35:57 CST 2018   |  只看该作者 26#
super007 发表于 Mon Oct 30 18:08:13 CST 2017  24# 已口水满地,固件什么时候放出来,有偿也可以,微信号: shuaig...
免费的,过几天我会在其它地方开源。
xavier
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发表于Thu Jan 11 14:38:35 CST 2018   |  只看该作者 27#
YX扬 发表于 Mon Jan 01 11:20:20 CST 2018  25# 楼主可以来个邮箱联系吗?我也想做。
2  6  1 0 7  2 9   2  4   ,qq 邮箱
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