【導(dǎo)讀】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。
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。
機(jī)械鍵盤的各種神奇魔力，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，才不斷重塑機(jī)械鍵盤的邊界，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)
機(jī)械鍵盤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)合年增長率增長，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，兆易創(chuàng)新最新推出的GD32L235將是一個(gè)非常合適的選擇。GD32L235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。
從能效到燈效盡在GD32L235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，兆易創(chuàng)新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。
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，支持多國語言版本；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)，兆易創(chuàng)新還配備豐富的開發(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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