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皇冠备用网址:华为天才少年稚晖君做了把模块化机械键盘

admin2022-07-2813

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顶级创客花 108 天打了个字。

作者 | 王玥、李梅

编辑 | 陈彩娴

他来了他来了,一人顶一个团队的稚晖君又一次带着一项硬核(虽然他强调是“软核”)黑科技来了!

稚晖君,真名彭志辉,三次元身份是华为于 2020 年招募的天才少年,二次元身份却是B站硬核科技UP主,坐拥 100 多万粉丝。

稚晖君最为人称道的是软件硬件机械一通到底,亲手落地实操过多个高人气项目。他的历史投稿「造了一台钢铁侠的手臂」、「把自行车做成了自动驾驶」、「做了个能动的电脑配件」等均吸引了大量极客,每次整新活都能 get 数十万次「一键三连」。

而这次稚晖君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!

1 键盘本身的性能

既然是客制化,稚晖君想要最大限度发挥自己的设计自由度,于是,他从头设计了键盘电路硬件以及固件代码。没错,不只是换壳,是真的完全客制化!


基于移位寄存器的电路

先从电路硬件说起,怎么检测某个按键是否被按下了呢?

很简单,中学物理告诉我们,每个建轴是一个独立的开关,按下和弹起会分别导通 0 和 1,控制器芯片就可以检测按键的高低电平。但是......现实没有这么简单。

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,这也太浪费了。有解决办法吗?有,用矩阵键盘形式来检测按键就可以了嘛。

但这样一来,按键之间就存在耦合,所以会出现「鬼键」现象。有解决办法吗?当然还是有,我们可以在每个按键下面添加一个二极管来防止误触发。

然而,问题又来了。我们在设计 PCB 的时候,一般都要做减震处理,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?稚晖君说有,而且是一个完美方案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。网友直呼碾压行业!


全新固件

将客制化进行到底,稚晖君还自己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。

而稚晖君开发的这套固件,基本上把全速HID设备的性能都拉到顶了。

1KHz 的回报率,1 毫秒的超低延迟,超高刷新率的全按键独立 RGB 灯控制,支持 Bootloader 更新固件等等,简直梦中情键了。稚晖君表示,这套固件的代码会开源给大家~

说了这么多,这键盘到底长啥样呢?

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。

全貌长这样

实用就罢了,还这么好看,坐等量产~



但是,你以为到这里就结束了?NO! 看一看键盘左边这个玩意竟然是一块屏幕!还真是「万物皆可加屏幕」?

稚晖君表示接下来,正片开始!

2 模块化

稚晖君表示,具备科技革命意义的智能机与传统手机的区别就在于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。

而他设计的这块键盘,也想要体现出「客制化」的意义和智能。

因此这块键盘不仅仅是在传统键盘本体的基础上硬核了亿点,而是升级成为模块化的存在同时拥有一个带 USB-HUB 功能的底座,以及一块可DIY显示内容的智能交互模块。

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智能交互模块

所谓的智能交互模块,其实就是左下角的长方体模块。它搭载了一块电子墨水屏幕,可以自定义显示各种内容。


这小小一隅,可以是你喜欢的图片、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

当然,如果只是多了一块屏幕,也不见得智能了多少。

因此稚晖君又添加了第二块屏幕,即下图中蓝色的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。融合了该设计,这个滚轮旋钮便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。再结合一旁的OLED屏幕,许多有意思的应用蓄势待发

比如向上推旋钮打开任务视图、向下推显示桌面;

或者把它模拟成带阻尼的旋钮来调节音量;

抑或是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……

更炫酷的是,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。


通过这些匠心独具的设计,稚晖君将一块键盘的操作性和可玩性大大提升。

不过,非比寻常的设计必然带来非常规的工程难点

例如,键盘一般使用的USB2.0只有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。

USB HUB

如果说以上模块都是为了酷炫而设计,那么USB HUB处的设计,才体现了稚晖君「真正想做点什么」。

在手机可以使用人脸识别、指纹识别的当下,台式机仍然要采用传统的输入密码解锁。稚晖君便想在这部分做做文章,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生物识别设备,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,大大提高了大拇指在键盘上的参与度!

3 不再以「换壳为本」

从键盘的「精魂」电路、「骨架」模块化再到外观,稚晖君确实在键盘功能上加入了自己的思考,并进行了有效设计,而不仅仅是在外壳上大动干戈。

因此,这款键盘虽然也有缺点(如不能无线),却着实在极客发烧友中引起了一次小型地震,稚晖君「一人顶一个团队」的声名逐渐广为人知。

也有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。


参考链接

知乎

BILIBILI



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