从零开始的客制化87键机械键盘_2_硬件设计

前文:
从零开始的客制化87键机械键盘_1_立项

从这个项目立项以来已经快一个月了,终于在师傅和同学的帮助下,搞定了硬件设计。下面我就器件选型简单介绍一下,最后贴了一下渲染图。

硬件设计

这一章介绍一下客制化键盘的硬件设计,包括以下4项:主控芯片、传输接口、轴体选择、键盘布局。

主控芯片

在确定STM32作为主控芯片之前,我在网上搜了一下,也拆了手上的ikbc C87,ATMEL的ATMEGA32芯片使用的比较多。我最终还是选择了STM32,主要原因是对STM32比较熟悉。

当然,作为32位的MCU,STM32不管是在IO数量、USB接口支持,还是程序运算速度,都能满足机械键盘的需求。

  • USB接口

机械键盘使用时是作为USB Slave使用的,所以只需要芯片支持USB就行,不需要OTG。STM32F1的所有芯片都支持全速USB 2.0,所以随便选一款就行。

  • IO数量

简单计算一下机械键盘需要的IO口,见下表(实际IO分配以实际原理图为准)。

序号 用途 数量 备注
1 键盘列 17 87键键盘布局,最多的一行(第2行)共17个按键
2 键盘行 6 87键键盘布局,共6行
3 USB接口 2 USBDN和USBDP
4 调试接口 2 使用STLink连接,仅需JTMS-SWDIO、JTCK-SWCLK和GND三个接口

简单计算一下,键盘需求的IO口为27个。

  • 运算速度

STM32有四个时钟源:

时钟源 备注
高速外部时钟(HSE) 可取4-16MHz,一般采用8MHz
高速内部时钟(HSI) 8MHz,内部RC振荡器产生,不稳定
低速外部时钟(LSE) 外部晶振,一般采用32.768KHz
低速内部时钟(LSI) 内部RC振荡器产生,约40KHz

机械键盘用8MHz外部晶振,内部的系统时钟最高为72MHz,满足机械键盘的输入精度要求。

传输接口

机械键盘的传输接口已经确定为USB。一般来说,USB有以下几种接口类型:

[photos] type_a type_b miniusb microusb type_c [/photos]

目前现在市面上键线分离的机械键盘一般用的是miniUSB或microUSB接口。最近半年来,USB C-type特别流行。这个接口不仅提供大功率传输,而且支持正反随便插,大大降低了插第二次的郁闷。机械键盘就决定用USB C-type。

轴体选择

在选择机械键盘的轴体时,因为正在使用的ikbc C87,所以直接就决定用樱桃的MX轴。常用的MX轴有黑青茶红四种,茶轴肯定是我的首选,不管用做什么,都可以满足要求。

MX轴的封装尺寸:PDF

键盘布局

键盘布局选择和手头使用的ikbc c87一样的87键布局,在这里可以将需要的布局信息生成一堆文本,将文本复制到这里,生成定位板文件,方面在PCB中定位每个键轴的位置。

布线图 pcb_2d_bottomlayer.png

3D顶部视图
2.PNG pcb_3d_top.png
3D底部视图
1.PNG pcb_3d_bottom.png

LOGO视图 pcb_3d_logo.png

P.S. PCB文件已上传github,过一会儿就投板给嘉立创打样。