这个客制化键盘，秀翻我了~

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文章内容出处：稚晖君

自称“鸽王”的稚晖君终于更新啦。这次他带来的新项目则是：一把完全客制化、带屏幕模块的机械键盘！

有网友表示，稚晖君的这个新项目，为键圈乃至整个键盘行业提供了新的设计思路，甚至有望改变目前客制化以换壳为本的囧境。

稚晖君表示，在客制化的圈子里，一般都是以工业设计为大头，软硬件方面都是采用现成的参考设计和开源固件，但稚晖君想要最大程度的开发自由，于是他从头设计了键盘电路硬件以及固件代码。

从电路硬件说起

键盘电路的硬件原理很简单，就是一堆开关，每个键轴就是一个独立的开关，按下导通为0，弹起为1，通过控制器芯片就可以检测按键的高低电平，就可以知道某个按键是否被按下。

但是......现实的情况却比理论上复杂一些。

一个键盘有大约 100 个按键，要是给每个按键都接一根导线到 MCU 的引脚，就需要 100 多个引脚，浪费且不显示。因此市面上的键盘都是采用矩阵键盘形式来检测按键。

例如对于4行X4列共16个按键组成的矩阵，单独链接的话需要16个IO，而举证扫描只需要8个IO。

但这样就遇到了第二个问题，矩阵扫描的方式设计电路，按键之间不再是独立链接，存在一定的耦合，所以会出现“鬼键”现象。稚晖君表示我们可以在每个按键下面添加一个二极管来防止误触发。

第三个问题是，为了提升键盘的手感，在设计 PCB 的时候需要做减震处理，在 PCB 建轴之间挖出很多长槽。但矩阵键盘和一堆二极管的模式会导致 PCB 的走线变得非常麻烦。

有解决办法吗？稚晖君使用移位寄存器来实现按键扫描。

具体来说，基于移位寄存器的并行输入、转串行输出功能，把每个按键都看作是寄存器的一位，那么每加载一个时钟信号就可以依次读出每个按键的状态。

这种方案不仅非常节省 IO，而且扫描速度极快，理论上每秒能扫描 5 千万个按键。再来，褪下二极管，电路也变得极其简单。

基于高性能的ARM主控开发了一套键盘固件

目前市面上绝大多数客制化键盘都是使用 QMK、ZMK 这样的开源固件，为了适配更多的键盘型号，它们的代码通常都很臃肿，扩展性能也不好，因此稚晖君基于高性能的ARM主控开发了一套键盘固件，基本上把全速HID设备的性能都拉到顶了。

在固件中实现了HID设备枚举，1KHz 的硬实时报文以及1ms的超低延迟，超高刷新率的全按键独立 RGB 灯控制，支持NKRO也就是所谓的全键无冲，添加每个按键独立的滤波算法，支持Bootloader更新固件，支持多层键位映射配置等。稚晖君将这套固件的代码进行了开源。

外观设计基于Xikii 的 S98 键盘修改

稚晖君的老粉都知道，在之前的自行车、机械臂项目中，外壳零件都是 up 主 @Xikii厂长帮助加工的，而这次的客制化键盘恰巧就是 Xikii 的老本行。稚晖君这款键盘的工业设计便是基于之前 Xikii 发布的 S98 键盘修改而成。

长这样：

稚晖君表示：键盘左边这个玩意才是这个项目的重点，接下来才是视频正文。

正片开始

什么才是只能键盘呢？稚晖君表示，参考智能手机的定义与传统手机的区别：智能机有各种传感器，能够随时安装各类 APP，且能不断获取新能力。

于是他给键盘家上了屏幕，还不止一块，所以这是一个模块化的键盘，由三部分组成：键盘主体、一个带 USB-HUB 功能的底座、一块可DIY显示内容的智能交互模块。

智能交互模块

智能交互模块搭载了一块电子墨水屏幕，可以自定义显示各种内容，如你喜欢的图片、天气预报、Github贡献墙、电脑剩余电量等状态显示等等……

稚晖君表示，他会把这个模块二次开发的通信协议和驱动都封装成SDK，客制化发烧友们便可以基于SDK开发各种交互应用。

而对于科技小白来说，稚晖君也贴心地配备了配套傻瓜软件工具，只需要鼠标将电脑屏幕上的图片“瀚安”拖入工具中，“瀚安”几乎一眨眼便出现在了墨水屏幕上，比更换手机壁纸还要简单。

滚轮旋钮

稚晖君表示如果只是多了一块屏幕，也不见得智能了多少。

因此他又添加了第二块屏幕，一块OLED，以及旁边一个长得很像电机的电机。

稚晖君曾经发布过一个视频，展示如何通过FOC控制把一个无刷电机模拟成各种物理效果的旋钮。他在这次的设计中融合了滚轮旋钮，可以模拟出任意力反馈效果，如0摩擦力滚动、多档开关、弹簧、阻尼等，所有参数可以动态配置，再结合一旁的OLED屏幕，就可开发出许多有意思的应用。

比如向上推旋钮打开任务视图、向下推显示桌面；或把它模拟成带阻尼的旋钮来调节音量；或模拟成无摩擦的惯性旋钮来滚动页面，由于无摩擦的原因，页面滚动极致丝滑……

更有意思的是，这个旋钮还可以主动旋转，结合OLED屏幕可以显示CPU占用等信息。

不过，稚晖君表示也为了实现所提到的工程效果是需要解决许多难点的，例如， USB2.0的接口最大只能提供5V/500mA 的电源功率，远达不到无刷电机所需的功率，所以稚晖君借用了航母上电磁弹射的设计思路：先蓄电再放电。通过在HUB底座中安装电池和电源管理模块，以及升压电路，将USB输出的小电流能量进行储存，在升压之后提供给点击更大的峰值功率。

此外还需解决其他的难点，如模块间复杂的连接拓扑，通信协议的设计，还有结构设计上的各种干涉问题等。

USB HUB

稚晖君称上述模块只是大大提升了键盘的可玩性，但他认为他理想中的键盘不应该只有这些酷炫的功能，还应该实际解决一些效率提升的问题。

例如在手机已经标配人脸识别、指纹识别很多年的当下，台式机为何仍然要采用传统的输入密码解锁呢？

稚晖君表示windows hello提供了一个优雅的解决方案，可以用特定的配件进行人脸识别或指纹识别，但台式机的指纹识别应该放在哪呢？稚晖君于是在USB HUB的位置插入了一个指纹识别模块，亲测效果极佳。

如果电脑已经装好了人脸识别识别设备，这个设计也不会浪费，可以替换插入鼠标接受器，游戏手柄接收器等实用模块。

独创电容式触摸按键条

完成了以上设计后，稚晖君式奇思又钻了出来：平时在打字时，两个大拇指好像没什么事做？一起按一个空格键，是不是有些浪费？

于是乎，他给键盘侧面贴上了一个电容式触摸按键条。

通过设置，这个触控条可以用来实现切换显示窗口、切换音乐、复制粘贴等等操作。

从“壳制化”迈向“客制化”

无论是从电路还是从显示屏、旋钮等，不难看出稚晖君基本都是在键盘功能性上进行设计整合的。

稚晖君在社交平台公布了视频之后，网友评论“看不懂专业技术，但大受震撼”，也有不少网友留言要华为终端进行量产，加入鸿蒙互联。有意思的是，华为B站的官方号也转发了这段视频，并评论称“太厉害了！”。

不少玩客制化的网友表示，稚晖君不是赢在多么天才的构想上，而是作为一名电子工程师对于技术的极致追求（以及对于广大客制化爱好者智商的尊重），这才实现了从“壳制化”迈向“客制化”的重要一步。

此外，还有网友调侃到建议标题改成“我用108天打了个字”。

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