Näppäimistömatriisipiirilevyjen suunnittelu ja valmistus | Haamujen esto

Näppäimistömatriisipiirilevyn suunnittelu muuntaa suuren määrän kytkimiä käytännölliseksi joukoksi ohjaimen rivi- ja sarakesignaalitMatriisin, diodin suunnan, skannausajoituksen, heijastinvaimennuksen, valinnaisten asettelupaikkojen ja laiteohjelmiston nastakartan on kuvattava yhtä johdonmukaista tuotetta. Reititysvirhe voi vaikuttaa vain yhteen näppäimeen, koko riviin, sarakkeeseen tai tiettyyn usean näppäimen yhdistelmään, joten tuotantotestauksen on mentävä paljaan piirilevyn jatkuvuutta pidemmälle.

Highleap Electronics tukee näppäimistöjen piirilevyjen valmistusta, piirilevyjen kokoonpanoa, laiteohjelmisto-ohjelmointia ja matriisitestauslaitteiden kehittämistä mekaanisille näppäimistöille, numeronäppäimistöille ja ohjauspaneeleille. Asiakkaat voivat pyytää alustavan tarjouksen käyttämällä näppäinten lukumäärää, asettelua ja odotettua määrää; täydellistä kytkentäkaaviota ei tarvita ensimmäisellä yhteydenotolla.

Monet näppäimistömatriisit on toteutettu kahdelle kuparikerrokselle ja niissä voidaan käyttää komponentteja molemmilla puolilla. Kaksikerroksinen piirilevy ei ole sama asia kuin yksipuolinen kokoonpano, eikä matriisireititystä pitäisi kuvailla yksipuolisen piirilevyn vaativaksi vain siksi, että kytkimet ovat näkyvissä päällä.

Näppäimistömatriisin arkkitehtuuri ja suunnittelutulot

Rivit ja sarakkeet vähentävät nastojen määrää skannaamalla leikkauspisteitä sen sijaan, että jokaiselle näppäimelle osoitettaisiin yksi MCU-nastan. Matriisin mitat tulisi valita ottaen huomioon MCU:n GPIO-saatavuus, fyysinen reititys, laiteohjelmistotuki ja valinnaiset näppäinpaikat. Tehokas matriisi ei ole aina pienin matemaattinen suorakulmio; hieman suurempi matriisi voi tuottaa puhtaamman reitityksen tai paremman varianttituen.

Näppäimistömatriisin piirilevyjen hankinta- ja suunnittelutulot

Ensimmäisessä tarjouksessa ei tarvita valmista sähköpakettia, mutta tuotantoversiossa tarvitaan lopulta yksiselitteinen avainten sijainnin määrittely. Hyödyllisimpiä alustavia tietoja ovat fyysinen asettelu, arvioitu avainten määrä, tarvittavat liitännät ja se, onko asiakkaalla jo laiteohjelmisto. Highleap voi sitten tunnistaa, onko projekti yksinkertainen matriisirakentaminen, asettelun muuntaminen vai ohjain-laiteohjelmisto -tuotantopaketti.

Diodit, haamukuvaus ja avaimenvaihto

Miksi haamukuvaa esiintyy

Ilman eristystä tietyt kolmen näppäimen yhdistelmät voivat luoda tahattoman virtareitin, joka näkyy neljäntenä näppäimenä. Matriisidiodit rajoittavat virran suuntaa ja ne asennetaan yleensä kytkimeen erikseen, kun tarvitaan luotettavaa usean näppäimen toimintaa. Niiden suunnan on vastattava sekä matriisin määritelmää että laiteohjelmiston skannaussuuntaa.

Anti-ghosting ei ole identtinen NKRO:n kanssa

Näppäinkohtaiset diodit poistavat merkittävän haamujen sähköisen syyn, mutta lopullinen kaatumiskäyttäytyminen riippuu myös laiteohjelmistosta, USB HID -raporttimuodosta, langattomasta protokollasta ja testatuista yhdistelmistä. Markkinointiväitteiden tulisi siksi sidota hyväksyttyyn testaussuunnitelmaan, eikä niitä tulisi päätellä pelkästään piirilevyn kuvituksesta.

Valinnaiset asettelut luovat piilotetun matriisiriskin

Universaali piirilevy voi sisältää ANSI/ISO-enterin, jaetun askelpalauttimen, jaetun välilyönnin tai vaihtoehtoisia alarivin sijainteja. Toisensa poissulkevat kytkinten jalanjäljet ​​voivat jakaa matriisinoodin, mutta kokoonpanopiirustuksen ja laiteohjelmiston on tunnistettava, mitkä paikat todellisuudessa on asennettu. Hallitsemattomat valinnaiset paikat voivat luoda kaksoisnäppäimiä, mahdottomia yhdistelmiä tai testilaitteen, joka painaa väärää koordinaattia.

• Määritä diodin suunta selkeällä katodimerkillä ja kokoonpanopiirustuksella.
• Estä valinnaisten sijaintien luominen tahattomista rinnakkaisista poluista.
• Tarkista tuotteen todellisesta käyttötapauksesta valitut usean näppäimen yhdistelmät.
• Määritä, onko hyväksymistavoite 6KRO, NKRO vai asiakaskohtainen testijoukko.

Rivi-/sarakereititys, skannaus ja laiteohjelmiston korrelaatio

Matriisisignaalit ovat suhteellisen hitaita, mutta huono asettelu voi silti aiheuttaa valmistus- ja EMC-ongelmia. Pitkät rinnakkaisreitit voivat kytkeä LED-kytkentäkohinaa; kytkimien nastojen alle sijoitetut läpiviennit voivat pienentää mekaanista välystä; liian lähelle piirilevyn reunoja tai kiinnitysreikiä reititetyt johtimet voivat vaurioitua purkamisen tai kokoonpanon aikana. Highleap tarkastelee reikien välistystä, reikien välisiä suhteita, diodien saavutettavuutta ja testipisteiden sijoittelua. DFM-arvostelu.

• Pidä rivi-/sarakenimet yhdenmukaisina piirilevyjen etiketeissä, laiteohjelmistoissa ja kiinnittimissä.
• Aseta diodit siten, että napaisuus on näkyvällä kohdalla ja että niiden suunta on koneellisesti luettava.
• Vältä reititystä, joka vaatii tarpeettomia kavennuksia toistuvien kytkimen reikien ympärillä.
• Tarjoa testiyhteys rivi- ja sarakeverkoille, joissa odotetaan kiinnitysten diagnosointia.
• Erota kohinaiset LED-virtareitit herkistä ohjaimen nollaus-, oskillaattori- ja USB-alueista.

Matriisijohtimet ovat yleensä hitaita, mutta reititys vaikuttaa silti valmistettavuuteen, sähkömagneettisten häiriöiden herkkyyteen, liittimien ruuhkautumiseen ja testien saatavuuteen. Monet näppäimistölevyt ovat kaksikerroksisia piirilevyjä, vaikka tiheät RGB-värit, langattomat moduulit tai monimutkaiset ohjausosat saattavat vaatia lisäkerroksia. Maadoitusvaluja ei tule käyttää tekosyynä kapeiden paluuyhteyksien tai huonosti sijoitettujen ompeleiden jättämiseen kohinaisten virta- ja USB-alueiden ympärille.

Skannaus, deaktivointi ja laiteohjelmiston korrelaatio

Laitteistoversion on vastattava laiteohjelmistomatriisin määritelmää. Rivin ja sarakkeen nastojen, diodin suunnan, käynnistyslataimen, näppäinkartan ja tuotevariantin tulee sisältää versiotunnisteet. Palautusasetukset tulee validoida varsinaisella kytkimellä tai kosketintekniikalla sen sijaan, että ne kopioitaisiin sokkona eri näppäimistöstä.

varten QMK/VIA tai asiakkaan laiteohjelmiston, Highleap voi ladata hyväksytyn binääritiedoston ja tarkistaa fyysisesti loogisen avainkartan. Laiteohjelmiston kehitys ja algoritmin omistajuus pysyvät asiakkaan määritteleminä, ellei niitä erikseen sisällytetä projektin laajuuteen.

Näppäimistömatriisin suunnittelun tarkistuslista

Piirilevyjen valmistus, kokoonpano ja testilaitteiden kehitys

Toistuvat kytkin- ja diodikuviot tekevät näppäimistömatriiseista hyvin sopivia automaattiseen kokoonpanoon, mutta toistuvat kuviot voivat myös piilottaa systemaattisia virheitä. Käänteinen diodiohjelma tai väärä syöttöjohdon suuntaus voi vaikuttaa koko piirilevyyn. Ensimmäisen artikkelin tarkastuksessa tulisi siksi tarkistaa napaisuus useissa koordinaateissa ja varmistaa todellinen näppäinten skannaus ennen koko erän kokoonpanon jatkamista.

Paljaan piirilevyn sähkötestaus varmistaa kupariliitäntöjen toimivuuden, mutta ei pysty todistamaan matriisin käyttäytymistä komponenttien ja laiteohjelmiston lisäämisen jälkeen. AOI havaitsee monia napaisuus- ja juotosvirheitä, kun taas toiminnallinen kiinnitin varmistaa järjestelmän. Molempia tarvitaan mielekkääseen ohjaukseen.

Alustavaa tarjousta varten ei tarvita piirilevykaaviota. Asiakas voi aloittaa asettelulla, näppäinten määrällä ja halutuilla toiminnoilla; yksityiskohtaiset matriisi- ja julkaisutiedot vahvistetaan ennen tuotantoa.

Matriisitestauslaitteet ja vikojen eristäminen

Hyvä kiinnitin tekee enemmän kuin vain ilmoittaa "näppäimistövika". Se tunnistaa todennäköisen vikaryhmän. Jos jokainen yhden rivin näppäin vikaantuu, kiinnittimen tai ohjelmiston tulisi osoittaa riviverkkoon, MCU-nastaan, sarjakomponenttiin tai juotosliitokseen. Jos yksi näppäin vikaantuu, diagnoosin tulisi erottaa kytkin tai hot-swap-pistorasia kontakti, diodin suunta, avoin jälki ja laiteohjelmiston kartoitus.

A naulasänkyyn tai näppäinkäyttöiseen kiinnikkeeseen voi stimuloida kutakin kytkinsolmua, lukea USB- tai sarjaportin lähdön ja verrata tulosta julkaistuun näppäinkarttaan. Sen tulisi erottaa avoimet jäljet, väärin päin olevat diodit, juotossillat, väärät MCU-nastat ja laiteohjelmiston kartoitusvirheet. Sähköverkon testin yhdistäminen sovellustason tapahtumatestiin vähentää virheellisiä diagnooseja.

1. Tarkista ensin virta, kello ja mikrokontrollerin ohjelmointi.
2. Tarkista rivien ja sarakkeiden tyhjäkäyntitilat.
3. Stimuloi jokaista matriisin leikkauspistettä.
4. Suorita määritellyt usean näppäimen yhdistelmät haamujen ja rolloverin varalta.
5. Tarkista valinnaisen asettelun sijainnit vain soveltuvassa variantissa.
6. Kirjaa viat verkon ja fyysisen avaimen sijainnin mukaan.

NPI, tekniset muutokset ja tuotantotietueet

NPI:n aikana ensimmäinen koottu matriisi tulisi verifioida yhdellä kontrolloidulla laiteohjelmiston koonnilla ja fyysisellä avainten sijaintikartalla. Suunnittelumuutosten on tunnistettava, muuttavatko ne kuparia, diodin suuntaa, MCU:n nastoja, käynnistyslatainta, näppäimistökarttaa tai kiinnitysohjelmistoa; pieni piirilevyn muutos voi mitätöidä testiohjelman, vaikka ääriviivat pysyisivät muuttumattomina.

Alustava tarjous voi alkaa asettelulla, arviomäärällä ja vaaditulla toimituslaajuudella. Ennen tuotannon aloittamista valvottu paketti sisältää yleensä Gerberin tai ODB++:n, poraustiedot, osaluettelon, painopisteen, kokoonpanopiirustukset, matriisitaulukon, laiteohjelmiston binääritiedoston, näppäinkartan ja testausvaatimukset.

Vakaa matriisi, laiteohjelmisto ja varianttimääritelmät parantavat paneelien tehokkuutta, komponenttien hankintaa ja kiinnittimien uudelleenkäyttöä. Vaihtoehtoisten diodien, mikrokontrollerien ja liittimien kotelointi, napaisuus, sähköinen käyttäytyminen ja ohjelmoinnin vaikutukset on tarkistettava ennen julkaisua.

Matriisipiirilevyjen tarkastus- ja testausrekisterit

Tilauksen yhteydessä erikseen määritellyt tiedot voivat sisältää paljaan piirilevyn sähkötestin, diodin napaisuuden tarkastuksen, AOI:n, laiteohjelmistoversion, rivi-/sarakediagnostiikan tulokset, jokaisen näppäimen lähdön ja hyväksytyt rollover-yhdistelmät. Näiden tietojen tulee liittyä samaan piirilevyyn, laiteohjelmistoon ja tuotevarianttiversioon.

Näppäimistömatriisin piirilevysuunnittelun usein kysytyt kysymykset

Miksi diodeja käytetään näppäimistömatriisissa?

Ne ohjaavat virran suuntaa jokaisen kytkimen asennon kautta ja auttavat estämään tahattomat näppäinpolut useiden näppäinten painallusten aikana.

Takaavatko diodit automaattisesti NKRO:n?

Ei. Diodit tukevat haamujen estoa, mutta siirtyminen riippuu myös laiteohjelmiston skannauksesta, siirrosta ja HID-raportin määrityksistä.

Voiko näppäimistömatriisipiirilevy olla kaksikerroksinen?

Kyllä. Kaksikerroksinen rakenne on yleinen, vaikka lisätyt RGB-, langattomat tai reititysrajoitukset voivat oikeuttaa useampien kerrosten käytön.

Mitä tuotannossa tulisi testata?

Jokainen matriisin leikkauspiste, diodin suunta, looginen näppäinkartoitus, määritellyt usean näppäimen yhdistelmät, USB/langaton lähtö ja soveltuvat valinnaiset sijainnit.