硬件篇
上篇講完鍵盤配列，這篇更新下我的硬件電路。首先，明確一下需要的功能：（需求明確是一個項目最重要的開端，可以說是項目的指導綱領，在需求合理的情況下一切按需求辦事，不僅能避開不必要的問題和責任，還能使項目生命週期健康推進，這也是大公司和小公司的區別之一。）
- 設備採用USB接口；
- 支持背光顯示， 亮度可調；
- 適當增加背光動畫，不必太花哨；
- 按鍵響應速度快；
- 支持全鍵無衝；
一、硬件方案
1. USB接口
USB接口有兩種方案：一是採用外圍USB驅動芯片，如CH9329串口轉USB，傻瓜式配置即可實現USB鍵盤功能，這種方案雖然減少了軟件開銷和難度，但是增加了硬件成本，且降低通信速率；二是使用帶有USB接口的單片機，通過軟件實現USB鍵盤功能，減少了硬件成本但增加了軟件負擔。
本着軟件能解決的問題就不使用硬件的原則，選擇使用帶有USB接口的單片機，這裏用的是最熟悉的STM32F103。
這是STM32F103C8T6最小系統原理圖：
2. 背光顯示
爲了實現LED背光和亮度調整，單純使用IO是無法驅動的，必然要使用外圍器件增加驅動能力，那麼就有兩種方案：一是使用晶體管元件，二是使用集成驅動芯片。相比之下，使用集成驅動IC，不管在成本上，還是軟、硬件開銷都優於分立元件搭的驅動電路。經過選型，選用了TM1629A這顆芯片，芯片大致參數如下：
這顆芯片的驅動電流已經完全夠用，因此不需要外部元件增加驅動能力，況且太亮的話反而影響使用體驗。原理圖如下：
3. 按鍵掃描
爲了增加按鍵響應速度，按鍵掃描電路應儘可能便於掃描，再普通矩陣鍵盤的基礎上每一行增加一個上拉電阻，這樣只要掃描一次就能得出鍵值，而不需要行列轉換掃描，原理圖如下：
4.全鍵無衝
全鍵無衝屬於軟件問題，這裏大概講一下USB硬件接口。Micro USB的引腳定義如下：
| PIN | 名稱 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | VBUS | 電源正5 V |
| 2 | D- | 數據線負 |
| 3 | D+ | 數據線正 |
| 4 | ID | OTG模式下檢測ID腳狀態高低，從而判斷爲主設備或從設備 |
| 5 | GND | 信號地線 |
這裏不需要OTG功能，因此ID腳懸空處理。
由於USB2.0是向下兼容USB1.X的，即USB2.0支持高速、全速、低速的USB設備（HIGH-SPEED,FULL-SPEED,LOW-SPEED），而USB1.X不支持高速設備。因此如果高速設備接在USB1.X的hub上，也只能工作在全速狀態。因此對速度的識別是很重要的，否則沒辦法以想要的速度通信。全速設備和低速設備的識別取決於設備端的一個上拉電阻，如果D-上拉1.5K電阻則是低速設備，D+上拉1.5K電阻則是全速設備。高速是基於全速設備基礎上，通過握手信號進一步識別，這裏就不詳細說明。USB接口原理圖如下：
至此，硬件原理基本設計完了，下一篇講一下程序設計。