天才少年稚暉君：一把完全客制化、帶屏幕模塊的機(jī)械鍵盤

作者 | 王玥、李梅

他來了他來了，一人頂一個團(tuán)隊(duì)的稚暉君又一次帶著一項(xiàng)硬核（雖然他強(qiáng)調(diào)是“軟核”）黑科技來了！

稚暉君，真名彭志輝，三次元身份是華為于 2020 年招募的天才少年，二次元身份卻是B站硬核科技UP主，坐擁 100 多萬粉絲。

稚暉君最為人稱道的是軟件硬件機(jī)械一通到底，親手落地實(shí)操過多個高人氣項(xiàng)目。他的歷史投稿「造了一臺鋼鐵俠的手臂」、「把自行車做成了自動駕駛」、「做了個能動的電腦配件」等均吸引了大量極客，每次整新活都能 get 數(shù)十萬次「一鍵三連」。

而這次稚暉君帶來的新項(xiàng)目則是：一把完全客制化、帶屏幕模塊的機(jī)械鍵盤！

1 鍵盤本身的性能

既然是客制化，稚暉君想要最大限度發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)自由度，于是，他從頭設(shè)計(jì)了鍵盤電路硬件以及固件代碼。沒錯，不只是換殼，是真的完全客制化！

基于移位寄存器的電路

先從電路硬件說起，怎么檢測某個按鍵是否被按下了呢？

很簡單，中學(xué)物理告訴我們，每個建軸是一個獨(dú)立的開關(guān)，按下和彈起會分別導(dǎo)通 0 和 1，控制器芯片就可以檢測按鍵的高低電平。但是......現(xiàn)實(shí)沒有這么簡單。

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，這也太浪費(fèi)了。有解決辦法嗎？有，用矩陣鍵盤形式來檢測按鍵就可以了嘛。

但這樣一來，按鍵之間就存在耦合，所以會出現(xiàn)「鬼鍵」現(xiàn)象。有解決辦法嗎？當(dāng)然還是有，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)。

然而，問題又來了。我們在設(shè)計(jì) PCB 的時候，一般都要做減震處理，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？稚暉君說有，而且是一個完美方案：使用移位寄存器來實(shí)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。網(wǎng)友直呼：碾壓行業(yè)！

全新固件

將客制化進(jìn)行到底，稚暉君還自己開發(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。

而稚暉君開發(fā)的這套固件，基本上把全速HID設(shè)備的性能都拉到頂了。

1KHz 的回報(bào)率，1 毫秒的超低延遲，超高刷新率的全按鍵獨(dú)立 RGB 燈控制，支持 Bootloader 更新固件等等，簡直夢中情鍵了。稚暉君表示，這套固件的代碼會開源給大家~

說了這么多，這鍵盤到底長啥樣呢？

稚暉君的老粉都知道，在之前的自行車、機(jī)械臂項(xiàng)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(jì)便是基于之前 Xikii 發(fā)布的 S98 鍵盤修改而成。

全貌長這樣：

實(shí)用就罷了，還這么好看，坐等量產(chǎn)~

但是，你以為到這里就結(jié)束了？NO! 看一看鍵盤左邊這個玩意：竟然是一塊屏幕！還真是「萬物皆可加屏幕」？

稚暉君表示：接下來，正片開始！

2 模塊化

稚暉君表示，具備科技革命意義的智能機(jī)與傳統(tǒng)手機(jī)的區(qū)別就在于：智能機(jī)有各種傳感器，能夠隨時安裝各類 APP，且能不斷獲取新能力。

而他設(shè)計(jì)的這塊鍵盤，也想要體現(xiàn)出「客制化」的意義和智能。

因此這塊鍵盤不僅僅是在傳統(tǒng)鍵盤本體的基礎(chǔ)上硬核了億點(diǎn)，而是升級成為模塊化的存在：同時擁有一個帶 USB-HUB 功能的底座，以及一塊可DIY顯示內(nèi)容的智能交互模塊。

智能交互模塊

所謂的智能交互模塊，其實(shí)就是左下角的長方體模塊。它搭載了一塊電子墨水屏幕，可以自定義顯示各種內(nèi)容。

這小小一隅，可以是你喜歡的圖片、天氣預(yù)報(bào)、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(jī)壁紙還要簡單。

滾輪旋鈕

當(dāng)然，如果只是多了一塊屏幕，也不見得智能了多少。

因此稚暉君又添加了第二塊屏幕，即下圖中藍(lán)色的OLED，以及旁邊一個長得很像電機(jī)的電機(jī)。

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(jī)模擬成各種物理效果的旋鈕。融合了該設(shè)計(jì)，這個滾輪旋鈕便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。再結(jié)合一旁的OLED屏幕，許多有意思的應(yīng)用蓄勢待發(fā)：

比如向上推旋鈕打開任務(wù)視圖、向下推顯示桌面；

或者把它模擬成帶阻尼的旋鈕來調(diào)節(jié)音量；

抑或是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……

更炫酷的是，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。