<p style="line-height:1.8">注：* 为必填项</p> <p style="line-height:1.8"><strong><span style="color:#0093e6">请在报名阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">* 1、项目功能介绍</h3> <hr> <p>生活中不时需要用到外接键盘，但常规外接键盘往往体积较大，携带也不方便。于是我萌生了自己做一个小键盘的想法，通过软件定义按键功能，使用屏幕显示当前键盘的按键配列，从而实现体积小、按键全、易用、触感好的需求。</p> <p>手上刚好有esp32s2开发板支持硬件USB，搞起！</p> <p> </p> <h3 style="line-height:1.8">*2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6"><span style="font-size:14px">原创，首次公开</span></span></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">* 3、开源协议</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6"><span style="font-size:14px">MIT</span></span></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"><strong><span style="color:#0093e6">请在竞赛阶段填写 ↓</span></strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">*4、硬件部分</h3> <hr> <p>一、主体电路</p> <ol> <li>由于开发板的USB仅能用于烧录和供电，不能用于USB hid通讯，因此需引出USB d+ d-到pcb外侧；</li> <li>为方便调试及后续扩展，使用多排排针引出开发板全部io，并为串口、spi、I2C引出专门的排针组；除满足键盘基本功能外，也方便直接使用开发板的资源做其他工作。</li> <li>由于制作小键盘按键数量少，为实现全部按键的功能，需要使用软件实现按键功能切换（即换层）；传统键盘换层依靠人本身的记忆，有学习和使用门槛；本设计使用屏幕来提示当前按键布局。</li> <li>esp32s2虽然io资源非常多，但是为了实验键盘矩阵（使用二极管防鬼影、掩蔽），使用2*5矩阵设计电路；为充分利用手头余料，二极管设计了两种焊盘尺寸，择一焊接即可。</li> </ol> <div> <img style="display:block;margin-left:auto;margin-right:auto" src="//image.lceda.cn/oshwhub/fb38250742004da9be75ba2579250acf.png"></div> <div> </div> <p style="line-height:1.8">二、定位板。</p> <p style="line-height:1.8">定位板是机械键盘的重要组成部分，定位板可以对按键支撑固定，让按键更加稳定。</p> <p style="line-height:1.8">直接沿轴体安装区域绘制外形框并阵列，添加板框，以pcb外形层的方式完成定位板的绘制。</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/db78f5f27b834521a22259afa25e2d9b.png"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">（实物为早期版本，原定通过螺丝进行定位，实际发现并没有安装螺丝的必要）</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/85c833178e974e10b0445b5b1bd6fc07.png"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">三、外壳绘制。</p> <p style="line-height:1.8">1. 由于按键区域需要裸露在外，开发板和屏幕所在区域需要使用外壳保护，使用立创eda绘制这样的外壳存在一定难度。</p> <p style="line-height:1.8">本案使用上下盖的方式绘制方盒，对按键区域进行整体挖槽，按键和开发板之间添加实体（需准确计算实体和上下盖的高度）实现外壳基本结构</p> <p style="line-height:1.8">2. 为了让按键得到足够的支撑力，下压的确定感更清晰，相邻按键之间全部添加螺柱（但是实际不拧螺丝）作为结构上的支撑柱</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/bccea53039e94bd3b582e911e252c4f3.png"></p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/9dbe9c0a3dfc4d138938d902210cccea.png"></p> <p style="line-height:1.8">组装后实物（使用了无刻键帽垃圾包搭配的渐变色）</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/b3cfea11acf0435782deae135276ae26.png"></p> <p style="line-height:1.8">3. OLED区域上盖开窗，并绘制盖板（使用透明材质加工或者打印），也可以使用正面面板取代。</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/55b3d2fc8e6046c29aec268ea2734a57.png"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">*5、软件部分</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6">由于esp32有乐鑫官方支持arduino环境，本项目使用arduino ide开发。烧录也非常简单，通过主板上引出的串口连接到电脑，或者通过开发板上的USB连接电脑USB即可，然后通过上电前按下boot按键（pin 0）进入烧录模式即可串口烧录。</span></p> <p style="line-height:1.8">代码主要分以下几个部分：</p> <p style="line-height:1.8">1. 矩阵按键扫描。针对矩阵按键进行了编程实验，最终选择了调用更为简洁的Adafruit_Keypad库。</p> <p style="line-height:1.8">2. USB键盘设备功能实现。乐鑫官方库已经提供了USBHIDKeyboard类，根据范例初始化USB功能、发送按键事件即可。需要注意的是此库调用的参数并非hid协议定义的keycode，再叠加方便自定义的因素，需要重新对键盘事件函数进行重新包装，才能方便直观地把配置转换为实际调用的参数。</p> <p style="line-height:1.8">3. 按键功能定义、换层功能。通过实际测试，最终决定使用二维数组存储按键定义，按下右下方按键进入换层模式，如此时按下其他按键则切换到对应层，如未按下其他按键触发右下方按键自生功能，如按下当前层对应的按键则无事发生。</p> <p style="line-height:1.8">按键二维数组：</p> <p style="line-height:1.8"><span style="background-color:#e8e8e8">short keySets[layerNum][10] = {</span></p> <div> <div><code>  { '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '0' },</code></div> <div><code>  { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j' },</code></div> <div><code>  { 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't' },</code></div> <div><code>  { 'u', 'v', 'w', ',', KEY_BACKSPACE, 'x', 'y', 'z', '.', KEY_RETURN },</code></div> <div><code>  { '+', '-', '*', '/', '\\', ' ', '.', ';', '\'', '=' },</code></div> <div><code>  { KEY_PAGE_UP, KEY_UP_ARROW, KEY_PAGE_DOWN, KEY_TAB, KEY_ESC, KEY_LEFT_ARROW, KEY_DOWN_ARROW, KEY_RIGHT_ARROW, KEY_RETURN, KEY_HOME },</code></div> <div><code>  { KEY_F1, KEY_F2, KEY_F3, KEY_F4, KEY_F5, KEY_F6, KEY_F7, KEY_F8, KEY_F9, KEY_F10 },</code></div> <div><code>  { KEY_F11, KEY_F12, KEY_F13, KEY_F14, KEY_F15, KEY_F16, KEY_F17, KEY_F18, KEY_F19, KEY_F20 },</code></div> <div><code>  // {KEY_APPLICATION, KEY_MENU, KEY_HELP, KEY_SELECT,KEY_STOP,KEY_CANNEL, KEY_CLEAR,KEY_RETURN, KEY_PRINTSCREEN,KEY_PAUSE}</code></div> <div><code>  { KEY_APPLICATION, CONSUMER_CONTROL_HOME + 1000, CONSUMER_CONTROL_BACK + 1000, KEY_PRINTSCREEN, '#',</code></div> <div><code>    CONSUMER_CONTROL_SEARCH + 1000, KEY_BACKSPACE, KEY_RETURN, KEY_TAB, '3' }</code></div> <div><code>};</code></div> </div> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8">4. OLED屏幕驱动和内容模板。</p> <p style="line-height:1.8">OLED屏幕使用Adafruit_GFX库驱动，但是需要针对显示内容进行重新包装。</p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/79e96a2a21494e4b9438de4ee783bd47.png"></p> <p style="line-height:1.8">显示内容始终为4行文本，其中1/2行对应两排实体按键的功能。第3行提示按键状态（编号几的按键按下或者放开），仅供调试和演示动画。第四行反色提示当前功能（键盘/换层）</p> <p style="line-height:1.8">显示的内容使用字符串数组保存，通过当前功能（键盘/换层）、所在层、按键状态决定渲染的字符串。</p> <p style="line-height:1.8">5. 考虑OLED屏幕寿命和老化，一定时间无操作则关闭OLED，有操作时再唤醒屏幕。</p> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">*6、BOM清单</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px">BOM见自动生成的bom，需要注意需额外购买：</span></p> <ol> <li style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px">0.96英寸I2C协议的OLED屏幕 * 1 （这个应该人人有吧，如果没有建议淘宝购买）</span></li> <li style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6">esp32-s2-salola * 1 </span></li> <li style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6">按键键帽 * 10  （建议淘宝购买无刻键帽垃圾包）</span></li> <li style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6">M3 螺丝 * 4</span></li> <li style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6">USB数据线  * 1 （一端为）</span></li> </ol> <p><span style="color:#95a5a6">BOM中以下器件根据实际需求准备：</span></p> <ol> <li><span style="color:#95a5a6">USB插座可以不准备，使用排针-排母的方式插接USB线，或者直接焊接USB线到pcb</span></li> <li><span style="color:#95a5a6">排针排母可以根据实际需求酌情焊接</span></li> <li><span style="color:#95a5a6">D1-D10,以及D11-D20是为兼容不同封装尺寸二极管而绘制的两组焊盘，可以根据手头的零件选择其中一组焊接</span></li> <li><span style="color:#95a5a6">轴体根据个人喜好购买，注意引脚需要与PCB匹配（凯华2脚）</span></li> </ol> <p style="line-height:1.8"> </p> <h3 style="line-height:1.8">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/4ac7291a4f7c4b7ea765ba9fa635a5c8.png"></p> <h3 style="line-height:1.8">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8"> </p>