硬件篇
上篇讲完键盘配列，这篇更新下我的硬件电路。首先，明确一下需要的功能：（需求明确是一个项目最重要的开端，可以说是项目的指导纲领，在需求合理的情况下一切按需求办事，不仅能避开不必要的问题和责任，还能使项目生命周期健康推进，这也是大公司和小公司的区别之一。）
- 设备采用USB接口；
- 支持背光显示， 亮度可调；
- 适当增加背光动画，不必太花哨；
- 按键响应速度快；
- 支持全键无冲；
一、硬件方案
1. USB接口
USB接口有两种方案：一是采用外围USB驱动芯片，如CH9329串口转USB，傻瓜式配置即可实现USB键盘功能，这种方案虽然减少了软件开销和难度，但是增加了硬件成本，且降低通信速率；二是使用带有USB接口的单片机，通过软件实现USB键盘功能，减少了硬件成本但增加了软件负担。
本着软件能解决的问题就不使用硬件的原则，选择使用带有USB接口的单片机，这里用的是最熟悉的STM32F103。
这是STM32F103C8T6最小系统原理图：
2. 背光显示
为了实现LED背光和亮度调整，单纯使用IO是无法驱动的，必然要使用外围器件增加驱动能力，那么就有两种方案：一是使用晶体管元件，二是使用集成驱动芯片。相比之下，使用集成驱动IC，不管在成本上，还是软、硬件开销都优于分立元件搭的驱动电路。经过选型，选用了TM1629A这颗芯片，芯片大致参数如下：
这颗芯片的驱动电流已经完全够用，因此不需要外部元件增加驱动能力，况且太亮的话反而影响使用体验。原理图如下：
3. 按键扫描
为了增加按键响应速度，按键扫描电路应尽可能便于扫描，再普通矩阵键盘的基础上每一行增加一个上拉电阻，这样只要扫描一次就能得出键值，而不需要行列转换扫描，原理图如下：
4.全键无冲
全键无冲属于软件问题，这里大概讲一下USB硬件接口。Micro USB的引脚定义如下：
| PIN | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | VBUS | 电源正5 V |
| 2 | D- | 数据线负 |
| 3 | D+ | 数据线正 |
| 4 | ID | OTG模式下检测ID脚状态高低，从而判断为主设备或从设备 |
| 5 | GND | 信号地线 |
这里不需要OTG功能，因此ID脚悬空处理。
由于USB2.0是向下兼容USB1.X的，即USB2.0支持高速、全速、低速的USB设备（HIGH-SPEED,FULL-SPEED,LOW-SPEED），而USB1.X不支持高速设备。因此如果高速设备接在USB1.X的hub上，也只能工作在全速状态。因此对速度的识别是很重要的，否则没办法以想要的速度通信。全速设备和低速设备的识别取决于设备端的一个上拉电阻，如果D-上拉1.5K电阻则是低速设备，D+上拉1.5K电阻则是全速设备。高速是基于全速设备基础上，通过握手信号进一步识别，这里就不详细说明。USB接口原理图如下：
至此，硬件原理基本设计完了，下一篇讲一下程序设计。
