【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？

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到腾讯视频，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！