[原创] EEWORLD DIY——低功耗蓝牙、USB双模机械键盘(5)

jj1989   2017-12-10 20:05 楼主

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.png
图 20

简单渲染了一下,效果还可以。

图21.png
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.JPG
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.JPG
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.JPG
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 本帖最后由 jj1989 于 2017-12-10 20:09 编辑

回复评论 (10)

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?
点赞  2017-12-10 20:45
引用: 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。
点赞  2017-12-10 20:56
引用: 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。
点赞  2017-12-10 21:01
引用: 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。 本帖最后由 jj1989 于 2017-12-10 21:07 编辑
点赞  2017-12-10 21:04
引用: 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?
点赞  2017-12-10 21:38
喜欢樱桃红轴
点赞  2017-12-10 21:49
引用: 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。
点赞  2017-12-11 09:18
撸码,青轴,不解释
So TM what......?
点赞  2017-12-11 10:34
引用: 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。
点赞  2017-12-11 12:07
引用: 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。
点赞  2017-12-11 14:06
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