EEWORLD DIY——低功耗蓝牙、USB双模机械键盘（5）

jj1989

EEWORLD DIY——低功耗蓝牙、USB双模机械键盘（5） [复制链接]

 

外壳设计

外壳准备使用木头制作。有一个朋友是做实木家具定制的，打算找他帮忙。问了一下，说我这个精度较高，他那里搞不定。我这个需要使用雕刻机，并要用好一点的木材，才配得上此键盘。 浏览了一下淘宝，发现上面有木材并提供加工服务，具体能不能达到要求还没有细问，先把图纸画好再说吧。下面是外壳的3D图。

图 20

简单渲染了一下，效果还可以。

图 21

最近发现论坛上有DIY雕刻机的帖子，并提供了各种资料，可以很容易的自己做一台出来。难道为了这个键盘外壳，我要先自己做一台雕刻机？外壳尺寸是124X315mm，小的雕刻机还不能一次性加工完成。各位有没有什么好的建议。

功耗优化

该键盘的一个特点是使用的低功耗蓝牙（BLE），因此功耗优化是重点。

现在对系统做如下处理：

• 主控部分：连续10分钟无按键，主控进入休眠状态。
• 蓝牙部分：5分钟内无设备连接，进入休眠状态。
• 通过任意按键唤醒系统。

先来看一下，未做优化时，功耗多少。测试条件为关闭LED，开启蓝牙，键盘正常工作。

图22

得益于L系列的低功耗，尽管没有做优化，功耗也不是很高，电流仅9.5mA，其中蓝牙部分的电流接近1mA。这里使用的是一块4000mAh的大电池，不优化也可以连续工作十几天。

接下来，进行功耗优化。这里配置STM32的睡眠模式为STOP模式，这样可使用外部中断唤醒。按下任意按键即可唤醒键盘。当关闭蓝牙设备，STM32进入睡眠后，测得系统整体电流如下图。

图 23

从图中可以看到睡眠后整个系统电流为38uA。待机一天下来，消耗的电量为0.912mAh，不足1mAh，功耗较低。 另外，在蓝牙模式下，长时间无按键，是否需要断开蓝牙连接并进入休眠，需要进一步测试。考虑到蓝牙唤醒后再自动连接到设备，需要一定的时间，可能会影响到使用体验。

目前测试来看，当主控睡眠时关闭蓝牙，短时间内唤醒后，蓝牙可以立即连接上，体验上基本没影响。目前系统睡眠时，直接切断了蓝牙部分的电源。蓝牙部分的功耗及控制方案后面有时间再来优化。

这里的主控选用的STM32L系列，其低功耗模式相对其它系列要复杂一些，可配置的选项比较多。键盘在工作时，主频为最大的32MHZ，实际使用不需要这么高的频率，可以降低频率以进一步降低功耗。关于主控部分的功耗优化，还有很多地方可以操作，这里仅做了一个简单测试。后面有时间再来进一步完善。

最后贴一张功耗调试时的照片。功耗调试时就不能连接USB了，需要频繁的插拔USB线，于是搬出了上一版本的键盘，国产G青。个人觉得还是青轴码字舒服。各位喜欢什么轴呢？欢迎跟贴讨论。

图24

此内容由EEWORLD论坛网友jj1989原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处

woody_chen

楼主牛逼。
我也想自己做个机械键盘。
1）BLE, 无USB。
2)  87键，个人喜欢87键，比108键小巧，又比61键实用。
现在遇到一些困难。
1）87键的定位钢板某宝没找到。
2）天线匹配不会调。
给楼主一些不成熟的建议。
1）其实38uA的睡眠电流是蛮大了，一般BLE的睡眠电流在5uA以内。
2）5分钟内无设备连接，进入休眠状态。5分钟有点长，蓝牙广播的电流蛮大的~2mA。可以把这个时间设成1min左右。因为反正按任意键可以唤醒。

楼主能否share一下你的SCH和layout。还有你的轴体、键帽、卫星轴在哪里买的？

jj1989

woody_chen 发表于 2017-12-10 20:45
楼主牛逼。
我也想自己做个机械键盘。
1）BLE, 无USB。
2)  87键，个人喜欢87键，比108键小巧，又比61 ...

1.可以选择五脚轴，省掉钢板。
2. 38uA是整体功耗。硬件其它部分还在耗电，比如电压检测部分。这个功耗还可以优化的。
3.蓝牙广播功耗没那么高，跟广播间隔有关。700ms的广播间隔，平均功耗10几uA。
4.相关资料还没有整理好，后面统一发出来。
5.所有东西都是通过万能的淘宝购买。

woody_chen

jj1989 发表于 2017-12-10 20:56
1.可以选择五脚轴，省掉钢板。
2. 38uA是整体功耗。硬件其它部分还在耗电，比如电压检测部分。这个功耗 ...

700ms的广播间隔，重连的时间会很长吧。

jj1989

woody_chen 发表于 2017-12-10 21:01
700ms的广播间隔，重连的时间会很长吧。

是的，只是举个例子。蓝牙部分的功耗很低的。你键盘只需要蓝牙的话，就一颗BLE芯片就可以实现了。Nordic 的52840带USB，可以用这款，一颗搞定双模。

woody_chen

jj1989 发表于 2017-12-10 20:56
1.可以选择五脚轴，省掉钢板。
2. 38uA是整体功耗。硬件其它部分还在耗电，比如电压检测部分。这个功耗 ...

不用钢板的话，敲击的力不是全PCB承受，不会敲坏？

shihuntaotie

喜欢樱桃红轴

jj1989

woody_chen 发表于 2017-12-10 21:38
不用钢板的话，敲击的力不是全PCB承受，不会敲坏？

不会，原厂键盘大多无钢板，手感也是另一种感觉。

ljj3166

撸码，青轴，不解释

jj1989

ljj3166 发表于 2017-12-11 10:34
撸码，青轴，不解释

是的，那种敲击产生的啪、啪、啪声所带来的快感，让人欲罢不能。

jj1989

shihuntaotie 发表于 2017-12-10 21:49
喜欢樱桃红轴

这个就是cherry 红，不过我还是喜欢青。