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流淌在機械鍵盤(pán)上的魔法源自這顆芯片
文章來(lái)源:永阜康科技 更新時(shí)間:2024/7/29 9:41:00
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指尖在鍵盤(pán)上的每次敲擊,都伴隨著(zhù)RGB燈光的絢爛閃動(dòng),宛如在鍵盤(pán)上演出奪目的光影秀,從流光溢彩的漸變,到震撼人心的波浪,再到動(dòng)感十足的呼吸燈效,各種燈光模式絢麗奪目,再加上流暢的回饋手感,讓游戲或打字體驗變成了視覺(jué)與觸覺(jué)的雙重享受。

機械鍵盤(pán)的各種神奇魔力,均源自核心主控芯片MCU的加持。正是新一代MCU具有的強大性能和擴展功能,才不斷重塑機械鍵盤(pán)的邊界,使其不僅能實(shí)現更多樣化的功能,還極大增強個(gè)性化定制的空間,進(jìn)一步展現了科技創(chuàng )新帶來(lái)的無(wú)限魅力。

市場(chǎng)與技術(shù)的雙輪驅動(dòng)

機械鍵盤(pán)早已從極客的最?lèi)?ài)變成大眾的選擇。據Market Research Future(MRFR)的綜合報告,機械鍵盤(pán)市場(chǎng)將以12.7%的復合年增長(cháng)率增長(cháng),2030年市場(chǎng)規模將達到36.3億美元。

這種走紅并非偶然。首先,機械鍵盤(pán)的每個(gè)按鍵都采用獨立的機械開(kāi)關(guān),帶來(lái)清晰的觸覺(jué)反饋和完美的按壓感。紅軸順滑,青軸清脆,茶軸平衡,無(wú)論是追求速度的電競選手,還是偏愛(ài)打字的作家,都能找到屬于自己的絕佳手感。

其次,機械鍵盤(pán)配備多種RGB背光模式,用戶(hù)可以隨心所欲地定制燈光顏色、亮度和動(dòng)態(tài)效果。完美的敲擊感和光韻流轉的動(dòng)態(tài)燈光模式,可根據游戲場(chǎng)景的變化調整燈光顏色,讓用戶(hù)可以沉浸在緊張刺激的游戲體驗中。

要讓機械鍵盤(pán)充滿(mǎn)魅力,選擇一個(gè)高效的核心MCU就變得尤為關(guān)鍵。作為機械鍵盤(pán)的核心組件,MCU承擔著(zhù)處理輸入、輸出以及與其他設備通信的重要任務(wù),從而確保鍵盤(pán)能夠順利執行包括宏編程、背光調節和游戲模式在內的各種復雜功能。因此在選擇MCU的過(guò)程中,應當高度重視其在處理速度、低功耗設計、程序可移植性、硬件擴展能力等方面的綜合性能表現。

首先,機械鍵盤(pán)需要MCU具備足夠的處理能力來(lái)支持高回報率、無(wú)延遲的實(shí)時(shí)響應控制。其次,隨著(zhù)用戶(hù)對機械鍵盤(pán)功能的不斷增加,如背光燈控制、多模式切換等,對MCU的硬件擴展能力提出了更高的要求。第三,低功耗設計對于機械鍵盤(pán)長(cháng)時(shí)間使用的場(chǎng)景至關(guān)重要。最后,在選擇MCU時(shí),不僅要考慮性能,還要考慮其在不同應用中的可移植性和開(kāi)發(fā)便利性。因此,MCU不但要具有足夠的處理能力,還要有能力去利用這些技術(shù)來(lái)提供更豐富的用戶(hù)體驗。

以這些要素來(lái)衡量,兆易創(chuàng )新最新推出的GD32L235將是一個(gè)非常合適的選擇。GD32L235基于A(yíng)RM® Cortex® -M23內核,主頻最大64MHz,向下兼容M0/M0+內核產(chǎn)品。其新增的WLCSP25超小尺寸封裝非常適用于可穿戴設備、便攜式設備等有限的硬件空間應用場(chǎng)景。最為重要的是,該系列緊貼低功耗市場(chǎng)需求,擁有更優(yōu)的功耗效率、豐富的接口資源、更高性?xún)r(jià)比,非常適合機械鍵盤(pán)等PC外設應用。

從能效到燈效 盡在GD32L235掌控中

與所有電子設備相同,功耗也是機械鍵盤(pán)性能的重要評判指標。尤其是無(wú)線(xiàn)機械鍵盤(pán),如果采用三模(BLE/2.4G/USB)方式,再配置RGB背光,續航就將成為決定產(chǎn)品使用體驗的關(guān)鍵。而作為整個(gè)鍵盤(pán)調度中心的MCU,其功耗特性將決定整個(gè)機械鍵盤(pán)的表現。

GD32L235系列在功耗方面表現出色。其針對功耗效率方面進(jìn)行了一系列優(yōu)化提升,支持包括深度睡眠(Deep-sleep)、部分睡眠(Sleep)和待機(Standby)等6種低功耗模式。在深度睡眠(Deep-sleep)模式下,電流降至1.8uA,喚醒時(shí)間低于2uS;待機(Standby)模式電流更是低至0.26uA。即使在最高主頻全速工作模式下,其功耗也僅為66uA/MHz,實(shí)現了效能和功耗間的卓越平衡。

同時(shí),在設計高性能機械鍵盤(pán)時(shí),對MCU的PWM通道數量、I/O資源以及Flash存儲能力提出了嚴格要求。GD32L235系列微控制器恰如其分地滿(mǎn)足了這些高階需求,展現了其在機械鍵盤(pán)領(lǐng)域的適應性。

如前文所述,RGB燈效已成為機械鍵盤(pán)受到消費者推崇的主要原因。如果要實(shí)現復雜絢麗的RGB背光效果,MCU的多路PWM輸出能力必不可少。具體到GD32L235系列,其擁有多達11個(gè)定時(shí)器,包括2個(gè)16位低功耗定時(shí)器、6個(gè)通用16位定時(shí)器、1個(gè)高級定時(shí)器和2個(gè)基本定時(shí)器,充分滿(mǎn)足了復雜RGB燈光效果的控制需求,使鍵盤(pán)能夠呈現從靜態(tài)色彩到動(dòng)態(tài)光譜流轉的全方位視覺(jué)體驗。并且,這些豐富的PWM資源,也可以為機械鍵盤(pán)省去專(zhuān)門(mén)的燈光控制芯片,從而降低整個(gè)系統的功耗和成本。

考慮到鍵盤(pán)矩陣掃描與獨立LED控制的雙重需求,GD32L235還提供多個(gè)I/O接口,實(shí)現高效的信號檢測與燈光指示功能的復用,確保鍵盤(pán)在高響應速度與復雜功能集成之間的完美平衡。具體而言,該系列集成2個(gè)低功耗LPUART、2個(gè)USART、2個(gè)UART、3個(gè)I2C、2個(gè)SPI等通用外設接口,還配備1個(gè)CAN2.0控制器和1個(gè)USB 2.0 FS控制器等標準通信接口。模擬外設方面,該產(chǎn)品系列配備1個(gè)12位ADC,支持差分輸入和單端輸入兩種模式,提高了ADC模塊的精度和性能;還集成1個(gè)12位DAC和2個(gè)比較器。這些豐富的外設資源不僅優(yōu)化了硬件布局,還簡(jiǎn)化了布線(xiàn)復雜度,為開(kāi)發(fā)者提供了極大的靈活性。

此外,GD32L235內置的Flash資源,最大支持128KB eFlash,不僅支持存儲密集型的固件程序,還便于配合上位機驅動(dòng),實(shí)現軟件層面的深度定制與升級,為用戶(hù)提供更加豐富和流暢的操作體驗。這不僅提升了鍵盤(pán)的可擴展性,還為未來(lái)功能的迭代預留了充足的空間。

有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)方案雙發(fā)力

以GD32L235為核心,兆易創(chuàng )新的合作伙伴深圳智芯云技術(shù)有限責任公司基于GD32L235開(kāi)發(fā)了全功能機械鍵盤(pán)解決方案,可助力客戶(hù)實(shí)現豐富的功能和高度可定制性。


圖基于GD32L235的全功能機械鍵盤(pán)解決方案

有線(xiàn)機械鍵盤(pán)作為主流產(chǎn)品,可充分發(fā)揮絢麗的RGB燈效。為此,該方案能實(shí)現每顆RGB獨立控制,支持256級PWM;實(shí)現全彩控制,1600萬(wàn)色設定,內置20種炫酷燈效,支持客戶(hù)自定義燈效。同時(shí),自主研發(fā)的上位機QT平臺支持多種系統,可以實(shí)現燈光設置、屏幕設置、宏編輯、Fn層設置等鍵盤(pán)配置。

這款有線(xiàn)方案還具備多按鍵模式,全鍵無(wú)沖;支持1000Hz回報率;可根據客戶(hù)需要定制78/87/104鍵等不同鍵值的數目需求,支持多國語(yǔ)言版本;支持在線(xiàn)USB升級固件;響應PC休眠進(jìn)入休眠、按鍵或PC喚醒;支持Win、Mac、Linux、安卓等系統。

相對有線(xiàn)方案,無(wú)線(xiàn)方案更偏重能效和連接的穩定性。為此,該無(wú)線(xiàn)方案增加以下功能:支持大容量1-2節鋰電池充放電管理;無(wú)線(xiàn)模式下超低運行功耗遠低于行業(yè)標準;USB/2.4G同時(shí)支持1kHz穩定回報率;具備更低的睡眠功耗,一級低功耗模式下<200uA,二級休眠模式下<100uA;多種連接模式切換邏輯可自定義;支持硬件開(kāi)關(guān)/旋鈕切換,支持自定義各種快捷鍵切換;支持在線(xiàn)USB/無(wú)線(xiàn)升級固件。

搭配智芯云自有的上位機系統,客戶(hù)可以配置不同RGB燈效、RGB刷新速度、LCD屏顯示效果等炫酷場(chǎng)景,根據不同場(chǎng)景的需求定制出不同的終端產(chǎn)品。

為了便于客戶(hù)的產(chǎn)品能迅速推向市場(chǎng),兆易創(chuàng )新還配備豐富的開(kāi)發(fā)資源。GD32L235系列配套的文檔手冊及軟件資源已經(jīng)可以下載,針對GD32L235系列不同封裝和管腳配置的配套開(kāi)發(fā)工具也已同步推出。

除去GD32L235,兆易創(chuàng )新的MCU產(chǎn)品家族中還有GD32F303也可用于機械鍵盤(pán)方案的開(kāi)發(fā)。該芯片采用ARM® Cortex® -M4核心,最高主頻可達120MHz,支持高速DSP運算,具備完整的DSP指令集、并行計算能力和專(zhuān)用浮點(diǎn)運算單元(FPU)。兆易創(chuàng )新與合作伙伴已經(jīng)推出了基于GD32F303 MCU的QMK固件機械鍵盤(pán)解決方案,并得到市場(chǎng)的好評。

機械鍵盤(pán)市場(chǎng)正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展,而高性能MCU的不斷涌現,成為推動(dòng)這一市場(chǎng)迅猛增長(cháng)的關(guān)鍵驅動(dòng)力。這些先進(jìn)的MCU不僅提升了鍵盤(pán)的響應速度,實(shí)現了近乎零延遲的輸入反饋,還極大地豐富了自定義功能和燈光效果,可滿(mǎn)足從專(zhuān)業(yè)電競選手到日常辦公用戶(hù)多元化、個(gè)性化的需求。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)與機械鍵盤(pán)的深度融合,MCU在能效比、集成度以及智能化處理能力上的持續突破,正引領(lǐng)著(zhù)機械鍵盤(pán)行業(yè)向更加智能、高效、定制化的方向演進(jìn)。

 
 
 
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產(chǎn)品型號 功能介紹 兼容型號 封裝形式 工作電壓 備注
HTR3229 HTR3229是一款通過(guò)1MHz的I2C接口進(jìn)行編程的支持16×8或15×9陣列的LED驅動(dòng)芯片,每路LED都支持8位PWM數據進(jìn)行獨立 調光,并且每路CSx都有8位的直流掃描數據用來(lái)支持每個(gè)點(diǎn)的256階的線(xiàn)性PWM調光,并且每個(gè)CSx都支持256階的直流電流可調節等級。 IS31FL3729 QFN-32 2.7V-5.5V 支持16x8或者15x9矩陣LED驅動(dòng)器
HTR3212 HTR3212是一款12路LED PWM驅動(dòng)器,PWM頻率可固定為3kHz或22kHz。每一路最大輸出電流可通過(guò)外置電阻REXT調節,最大38mA,并可獨立控制4檔可選。 QFN-20 2.5V-5.5V 12路LED PWM驅動(dòng)器
HTR3236 HTR3236是一款36路LED PWM驅動(dòng)器,PWM頻率可固定為3kHz或22kHz。每一路最大輸出電流可通過(guò)外置電阻REXT調節,最大38mA,并 可獨立控制4檔可選。每一路可通過(guò)I2C單獨控制256級細膩亮度調節。 IS31FL3236/SN3218 QFN-44 2.5V-5.5V 36路LED PWM驅動(dòng)器
HTR3218 HTR3218是一款18路LED PWM驅動(dòng)器,PWM頻率可固定為3kHz或22kHz。每一路最大輸出電流可通過(guò)外置電阻REXT調節,最大38mA,并可獨立控制4檔可選。每一路可通過(guò)I2C單獨控制256級細膩亮度調節。 IS31FL3218/SN3218 QFN-24 2.5V-5.5V 18路LED PWM驅動(dòng)器
 
 
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