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          流淌在機(jī)械鍵盤上的魔法 源自這顆芯片

          作者: 時(shí)間:2024-07-29 來源:EEPW 收藏

          指尖在鍵盤上的每次敲擊,都伴隨著RGB燈光的絢爛閃動(dòng),宛如在鍵盤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(yàn)變成了視覺與觸覺的雙重享受。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202407/461469.htm

          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(qiáng)大性能和擴(kuò)展功能,才不斷重塑的邊界,使其不僅能實(shí)現(xiàn)更多樣化的功能,還極大增強(qiáng)個(gè)性化定制的空間,進(jìn)一步展現(xiàn)了科技創(chuàng)新帶來的無限魅力。

          市場(chǎng)與技術(shù)的雙輪驅(qū)動(dòng)

          早已從極客的最愛變成大眾的選擇。據(jù)Market Research Future(MRFR)的綜合報(bào)告,機(jī)械鍵盤市場(chǎng)將以12.7%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),2030年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到36.3億美元。

          這種走紅并非偶然。首先,機(jī)械鍵盤的每個(gè)按鍵都采用獨(dú)立的機(jī)械開關(guān),帶來清晰的觸覺反饋和完美的按壓感。紅軸順滑,青軸清脆,茶軸平衡,無論是追求速度的電競(jìng)選手,還是偏愛打字的作家,都能找到屬于自己的絕佳手感。

          其次,機(jī)械鍵盤配備多種RGB背光模式,用戶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(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)燈光模式,可根據(jù)游戲場(chǎng)景的變化調(diào)整燈光顏色,讓用戶可以沉浸在緊張刺激的游戲體驗(yàn)中。

          要讓機(jī)械鍵盤充滿魅力,選擇一個(gè)高效的核心MCU就變得尤為關(guān)鍵。作為機(jī)械鍵盤的核心組件,MCU承擔(dān)著處理輸入、輸出以及與其他設(shè)備通信的重要任務(wù),從而確保鍵盤能夠順利執(zhí)行包括宏編程、背光調(diào)節(jié)和游戲模式在內(nèi)的各種復(fù)雜功能。因此在選擇MCU的過程中,應(yīng)當(dāng)高度重視其在處理速度、低功耗設(shè)計(jì)、程序可移植性、硬件擴(kuò)展能力等方面的綜合性能表現(xiàn)。

          首先,機(jī)械鍵盤需要MCU具備足夠的處理能力來支持高回報(bào)率、無延遲的實(shí)時(shí)響應(yīng)控制。其次,隨著用戶對(duì)機(jī)械鍵盤功能的不斷增加,如背光燈控制、多模式切換等,對(duì)MCU的硬件擴(kuò)展能力提出了更高的要求。第三,低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)械鍵盤長(zhǎng)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(yīng)用中的可移植性和開發(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)來提供更豐富的用戶體驗(yàn)。

          以這些要素來衡量,最新推出的將是一個(gè)非常合適的選擇。基于ARM? Cortex? -M23內(nèi)核,主頻最大64MHz,向下兼容M0/M0+內(nèi)核產(chǎn)品。其新增的WLCSP25超小尺寸封裝非常適用于可穿戴設(shè)備、便攜式設(shè)備等有限的硬件空間應(yīng)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、更高性價(jià)比,非常適合機(jī)械鍵盤等PC外設(shè)應(yīng)用。

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          從能效到燈效 盡在掌控中

          與所有電子設(shè)備相同,功耗也是機(jī)械鍵盤性能的重要評(píng)判指標(biāo)。尤其是無線機(jī)械鍵盤,如果采用三模(BLE/2.4G/USB)方式,再配置RGB背光,續(xù)航就將成為決定產(chǎn)品使用體驗(yàn)的關(guān)鍵。而作為整個(gè)鍵盤調(diào)度中心的MCU,其功耗特性將決定整個(gè)機(jī)械鍵盤的表現(xiàn)。

          GD32L235系列在功耗方面表現(xiàn)出色。其針對(duì)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(jī)(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(jī)(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(xiàn)了效能和功耗間的卓越平衡。

          同時(shí),在設(shè)計(jì)高性能機(jī)械鍵盤時(shí),對(duì)MCU的PWM通道數(shù)量、I/O資源以及Flash存儲(chǔ)能力提出了嚴(yán)格要求。GD32L235系列微控制器恰如其分地滿足了這些高階需求,展現(xiàn)了其在機(jī)械鍵盤領(lǐng)域的適應(yīng)性。

          如前文所述,RGB燈效已成為機(jī)械鍵盤受到消費(fèi)者推崇的主要原因。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)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(dá)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(jí)定時(shí)器和2個(gè)基本定時(shí)器,充分滿足了復(fù)雜RGB燈光效果的控制需求,使鍵盤能夠呈現(xiàn)從靜態(tài)色彩到動(dòng)態(tài)光譜流轉(zhuǎn)的全方位視覺體驗(yàn)。并且,這些豐富的PWM資源,也可以為機(jī)械鍵盤省去專門的燈光控制芯片,從而降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗和成本。

          考慮到鍵盤矩陣掃描與獨(dú)立LED控制的雙重需求,GD32L235還提供多個(gè)I/O接口,實(shí)現(xiàn)高效的信號(hào)檢測(cè)與燈光指示功能的復(fù)用,確保鍵盤在高響應(yīng)速度與復(fù)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)通信接口。模擬外設(shè)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(shè)資源不僅優(yōu)化了硬件布局,還簡(jiǎn)化了布線復(fù)雜度,為開發(fā)者提供了極大的靈活性。

          此外,GD32L235內(nèi)置的Flash資源,最大支持128KB eFlash,不僅支持存儲(chǔ)密集型的固件程序,還便于配合上位機(jī)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)軟件層面的深度定制與升級(jí),為用戶提供更加豐富和流暢的操作體驗(yàn)。這不僅提升了鍵盤的可擴(kuò)展性,還為未來功能的迭代預(yù)留了充足的空間。

          有線和無線方案雙發(fā)力

          以GD32L235為核心,的合作伙伴深圳智芯云技術(shù)有限責(zé)任公司基于GD32L235開發(fā)了全功能機(jī)械鍵盤解決方案,可助力客戶實(shí)現(xiàn)豐富的功能和高度可定制性。

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          圖 基于GD32L235的全功能機(jī)械鍵盤解決方案

          有線機(jī)械鍵盤作為主流產(chǎn)品,可充分發(fā)揮絢麗的RGB燈效。為此,該方案能實(shí)現(xiàn)每顆RGB獨(dú)立控制,支持256級(jí)PWM;實(shí)現(xiàn)全彩控制,1600萬色設(shè)定,內(nèi)置20種炫酷燈效,支持客戶自定義燈效。同時(shí),自主研發(fā)的上位機(jī)QT平臺(tái)支持多種系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)燈光設(shè)置、屏幕設(shè)置、宏編輯、Fn層設(shè)置等鍵盤配置。

          這款有線方案還具備多按鍵模式,全鍵無沖;支持1000Hz回報(bào)率;可根據(jù)客戶需要定制78/87/104鍵等不同鍵值的數(shù)目需求,支持多國(guó)語(yǔ)言版本;支持在線USB升級(jí)固件;響應(yīng)PC休眠進(jìn)入休眠、按鍵或PC喚醒;支持Win、Mac、Linux、安卓等系統(tǒng)。

          相對(duì)有線方案,無線方案更偏重能效和連接的穩(wěn)定性。為此,該無線方案增加以下功能:支持大容量1-2節(jié)鋰電池充放電管理;無線模式下超低運(yùn)行功耗遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);USB/2.4G同時(shí)支持1kHz穩(wěn)定回報(bào)率;具備更低的睡眠功耗,一級(jí)低功耗模式下<200uA,二級(jí)休眠模式下<100uA;多種連接模式切換邏輯可自定義;支持硬件開關(guān)/旋鈕切換,支持自定義各種快捷鍵切換;支持在線USB/無線升級(jí)固件。

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

          為了便于客戶的產(chǎn)品能迅速推向市場(chǎng),還配備豐富的開發(fā)資源。GD32L235系列配套的文檔手冊(cè)及軟件資源已經(jīng)可以下載,針對(duì)GD32L235系列不同封裝和管腳配置的配套開發(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(jī)械鍵盤方案的開發(fā)。該芯片采用ARM? Cortex? -M4核心,最高主頻可達(dá)120MHz,支持高速DSP運(yùn)算,具備完整的DSP指令集、并行計(jì)算能力和專用浮點(diǎn)運(yùn)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(jī)械鍵盤解決方案,并得到市場(chǎng)的好評(píng)。

          機(jī)械鍵盤市場(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(xiàn),成為推動(dòng)這一市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。這些先進(jìn)的MCU不僅提升了鍵盤的響應(yīng)速度,實(shí)現(xiàn)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,可滿足從專業(yè)電競(jìng)選手到日常辦公用戶多元化、個(gè)性化的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)與機(jī)械鍵盤的深度融合,MCU在能效比、集成度以及智能化處理能力上的持續(xù)突破,正引領(lǐng)著機(jī)械鍵盤行業(yè)向更加智能、高效、定制化的方向演進(jìn)。



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