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文章內(nèi)容出處：稚暉君

自稱“鴿王”的稚暉君終于更新啦。這次他帶來的新項目則是：一把完全客制化、帶屏幕模塊的機械鍵盤！

有網(wǎng)友表示，稚暉君的這個新項目，為鍵圈乃至整個鍵盤行業(yè)提供了新的設(shè)計思路，甚至有望改變目前客制化以換殼為本的囧境。

稚暉君表示，在客制化的圈子里，一般都是以工業(yè)設(shè)計為大頭，軟硬件方面都是采用現(xiàn)成的參考設(shè)計和開源固件，但稚暉君想要最大程度的開發(fā)自由，于是他從頭設(shè)計了鍵盤電路硬件以及固件代碼。

從電路硬件說起

鍵盤電路的硬件原理很簡單，就是一堆開關(guān)，每個鍵軸就是一個獨立的開關(guān)，按下導(dǎo)通為0，彈起為1，通過控制器芯片就可以檢測按鍵的高低電平，就可以知道某個按鍵是否被按下。

但是......現(xiàn)實的情況卻比理論上復(fù)雜一些。

一個鍵盤有大約 100?個按鍵，要是給每個按鍵都接一根導(dǎo)線到 MCU 的引腳，就需要 100?多個引腳，浪費且不顯示。因此市面上的鍵盤都是采用矩陣鍵盤形式來檢測按鍵。

例如對于4行X4列共16個按鍵組成的矩陣，單獨鏈接的話需要16個IO，而舉證掃描只需要8個IO。

但這樣就遇到了第二個問題，矩陣掃描的方式設(shè)計電路，按鍵之間不再是獨立鏈接，存在一定的耦合，所以會出現(xiàn)“鬼鍵”現(xiàn)象。稚暉君表示我們可以在每個按鍵下面添加一個二極管來防止誤觸發(fā)。

第三個問題是，為了提升鍵盤的手感，在設(shè)計 PCB 的時候需要做減震處理，在 PCB 建軸之間挖出很多長槽。但矩陣鍵盤和一堆二極管的模式會導(dǎo)致 PCB 的走線變得非常麻煩。

有解決辦法嗎？稚暉君使用移位寄存器來實現(xiàn)按鍵掃描。

具體來說，基于移位寄存器的并行輸入、轉(zhuǎn)串行輸出功能，把每個按鍵都看作是寄存器的一位，那么每加載一個時鐘信號就可以依次讀出每個按鍵的狀態(tài)。

這種方案不僅非常節(jié)省 IO，而且掃描速度極快，理論上每秒能掃描 5 千萬個按鍵。再來，褪下二極管，電路也變得極其簡單。

基于高性能的ARM主控開發(fā)了一套鍵盤固件

目前市面上絕大多數(shù)客制化鍵盤都是使用 QMK、ZMK 這樣的開源固件，為了適配更多的鍵盤型號，它們的代碼通常都很臃腫，擴(kuò)展性能也不好，因此稚暉君基于高性能的ARM主控開發(fā)了一套鍵盤固件，基本上把全速HID設(shè)備的性能都拉到頂了。

在固件中實現(xiàn)了HID設(shè)備枚舉，1KHz 的硬實時報文以及1ms的超低延遲，超高刷新率的全按鍵獨立 RGB 燈控制，支持NKRO也就是所謂的全鍵無沖，添加每個按鍵獨立的濾波算法，支持Bootloader更新固件，支持多層鍵位映射配置等。稚暉君將這套固件的代碼進(jìn)行了開源。

外觀設(shè)計基于Xikii?的?S98?鍵盤修改

稚暉君的老粉都知道，在之前的自行車、機械臂項目中，外殼零件都是 up 主?@Xikii廠長幫助加工的，而這次的客制化鍵盤恰巧就是 Xikii 的老本行。稚暉君這款鍵盤的工業(yè)設(shè)計便是基于之前 Xikii 發(fā)布的 S98 鍵盤修改而成。

長這樣：

稚暉君表示：鍵盤左邊這個玩意才是這個項目的重點，接下來才是視頻正文。

正片開始

什么才是只能鍵盤呢？稚暉君表示，參考智能手機的定義與傳統(tǒng)手機的區(qū)別：智能機有各種傳感器，能夠隨時安裝各類 APP，且能不斷獲取新能力。

于是他給鍵盤家上了屏幕，還不止一塊，所以這是一個模塊化的鍵盤，由三部分組成：鍵盤主體、一個帶 USB-HUB 功能的底座、一塊可DIY顯示內(nèi)容的智能交互模塊。

智能交互模塊

智能交互模塊搭載了一塊電子墨水屏幕，可以自定義顯示各種內(nèi)容，如你喜歡的圖片、天氣預(yù)報、Github貢獻(xiàn)墻、電腦剩余電量等狀態(tài)顯示等等……

稚暉君表示，他會把這個模塊二次開發(fā)的通信協(xié)議和驅(qū)動都封裝成SDK，客制化發(fā)燒友們便可以基于SDK開發(fā)各種交互應(yīng)用。

而對于科技小白來說，稚暉君也貼心地配備了配套傻瓜軟件工具，只需要鼠標(biāo)將電腦屏幕上的圖片“瀚安”拖入工具中，“瀚安”幾乎一眨眼便出現(xiàn)在了墨水屏幕上，比更換手機壁紙還要簡單。

滾輪旋鈕

稚暉君表示如果只是多了一塊屏幕，也不見得智能了多少。

因此他又添加了第二塊屏幕，一塊OLED，以及旁邊一個長得很像電機的電機。

稚暉君曾經(jīng)發(fā)布過一個視頻，展示如何通過FOC控制把一個無刷電機模擬成各種物理效果的旋鈕。他在這次的設(shè)計中融合了滾輪旋鈕，可以模擬出任意力反饋效果，如0摩擦力滾動、多檔開關(guān)、彈簧、阻尼等，所有參數(shù)可以動態(tài)配置，再結(jié)合一旁的OLED屏幕，就可開發(fā)出許多有意思的應(yīng)用。

比如向上推旋鈕打開任務(wù)視圖、向下推顯示桌面；或把它模擬成帶阻尼的旋鈕來調(diào)節(jié)音量；或模擬成無摩擦的慣性旋鈕來滾動頁面，由于無摩擦的原因，頁面滾動極致絲滑……

更有意思的是，這個旋鈕還可以主動旋轉(zhuǎn)，結(jié)合OLED屏幕可以顯示CPU占用等信息。

不過，稚暉君表示也為了實現(xiàn)所提到的工程效果是需要解決許多難點的，例如， USB2.0的接口最大只能提供5V/500mA 的電源功率，遠(yuǎn)達(dá)不到無刷電機所需的功率，所以稚暉君借用了航母上電磁彈射的設(shè)計思路：先蓄電再放電。通過在HUB底座中安裝電池和電源管理模塊，以及升壓電路，將USB輸出的小電流能量進(jìn)行儲存，在升壓之后提供給點擊更大的峰值功率。

此外還需解決其他的難點，如模塊間復(fù)雜的連接拓?fù)?#xff0c;通信協(xié)議的設(shè)計，還有結(jié)構(gòu)設(shè)計上的各種干涉問題等。

USB?HUB

稚暉君稱上述模塊只是大大提升了鍵盤的可玩性，但他認(rèn)為他理想中的鍵盤不應(yīng)該只有這些酷炫的功能，還應(yīng)該實際解決一些效率提升的問題。

例如在手機已經(jīng)標(biāo)配人臉識別、指紋識別很多年的當(dāng)下，臺式機為何仍然要采用傳統(tǒng)的輸入密碼解鎖呢？

稚暉君表示windows hello提供了一個優(yōu)雅的解決方案，可以用特定的配件進(jìn)行人臉識別或指紋識別，但臺式機的指紋識別應(yīng)該放在哪呢？稚暉君于是在USB HUB的位置插入了一個指紋識別模塊，親測效果極佳。

如果電腦已經(jīng)裝好了人臉識別識別設(shè)備，這個設(shè)計也不會浪費，可以替換插入鼠標(biāo)接受器，游戲手柄接收器等實用模塊。

獨創(chuàng)電容式觸摸按鍵條

完成了以上設(shè)計后，稚暉君式奇思又鉆了出來：平時在打字時，兩個大拇指好像沒什么事做？一起按一個空格鍵，是不是有些浪費？

于是乎，他給鍵盤側(cè)面貼上了一個電容式觸摸按鍵條。

通過設(shè)置，這個觸控條可以用來實現(xiàn)切換顯示窗口、切換音樂、復(fù)制粘貼等等操作。

從“殼制化”邁向“客制化”

無論是從電路還是從顯示屏、旋鈕等，不難看出稚暉君基本都是在鍵盤功能性上進(jìn)行設(shè)計整合的。

稚暉君在社交平臺公布了視頻之后，網(wǎng)友評論“看不懂專業(yè)技術(shù)，但大受震撼”，也有不少網(wǎng)友留言要華為終端進(jìn)行量產(chǎn)，加入鴻蒙互聯(lián)。有意思的是，華為B站的官方號也轉(zhuǎn)發(fā)了這段視頻，并評論稱“太厲害了！”。

不少玩客制化的網(wǎng)友表示，稚暉君不是贏在多么天才的構(gòu)想上，而是作為一名電子工程師對于技術(shù)的極致追求（以及對于廣大客制化愛好者智商的尊重），這才實現(xiàn)了從“殼制化”邁向“客制化”的重要一步。

此外，還有網(wǎng)友調(diào)侃到建議標(biāo)題改成“我用108天打了個字”。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的这个客制化键盘，秀翻我了~的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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