教你如何DIY一把可編程無線優(yōu)聯(lián)40%的機(jī)械鍵盤

瑪麗蘇 · 發(fā)表于 2016-1-7 10:44

本帖最后由瑪麗蘇于 2016-1-7 11:01 編輯

教你如何DIY一把可編程無線優(yōu)聯(lián)40%的機(jī)械鍵盤

[ 前言 ]
隨著電競方面政策的開放，機(jī)械鍵盤這些年在國內(nèi)也火起來了，同時(shí)國內(nèi)的機(jī)械鍵盤客制化玩家也變得多起來。入坑客制化幾個(gè)月，國內(nèi)的客制化模式還比較單一，主要就是PCB、外殼、鍵帽再加上燈，有創(chuàng)新的也不是沒有但比較少（比如BLE6，這個(gè)全球惟一BLE客制化60 PCB）。自己想要的鍵盤買不到，或者說太貴，那么，我只能自己動手了。
所有操作都沒什么難度，所用到的東西都是現(xiàn)成的，我只是把這些東西按我的用法來實(shí)現(xiàn)了我想要的結(jié)果。重在想法，在我之前沒人這么用過，也希望本文能給大家一些啟發(fā)和幫助。

[ Part 1.準(zhǔn)備工作與原理闡述 ]
準(zhǔn)備工作主要指需要的材料，所有物品淘寶及閑魚購得。這算是我的第一個(gè)無線40%機(jī)械鍵盤的嘗試，所以成本控制得較低。這個(gè)完成之后的下一步就是做一個(gè)更窄邊框更輕薄的無線40%機(jī)械鍵盤，40%這個(gè)尺寸在tmk固件的配合下我日用起來是毫無壓力的。

名稱	數(shù)量	價(jià)格
亞克力夾心外殼（閑魚）	1	33元
MKC金屬腳墊（淘寶）	2	20元
櫻桃軸（39顆茶軸、1顆青軸）	40	80元
衛(wèi)星軸6.25x（淘寶）	1	10元
羅技K230無線鍵盤（京東）	1	89元
ARDUINO USB Host Shield （淘寶）	1	44元
Arduino Leonardo R3（淘寶）	1	24元
松下2032電池（天貓）	5	11元

除開鍵帽后花費(fèi)大致如上再加上郵費(fèi)若干，除了殼我買到的價(jià)格較低一點(diǎn)外，其他列出的都是正常價(jià)。上面價(jià)格并沒有包含鍵帽，鍵帽的價(jià)格不具有參考性，因?yàn)樗梢韵碌綆资系竭^千。

然后說說，為什么選擇使用優(yōu)聯(lián)呢？原因之一是我不是搞開發(fā)的，做藍(lán)牙鍵盤我根本不會，先前的BLE60其實(shí)在編程功能以及續(xù)航上（日常使用兩到三周）都比較滿意了，但是我做不出那樣的產(chǎn)品。另外，優(yōu)聯(lián)相比藍(lán)牙也還是有幾個(gè)好處的：
1是搞干擾能力強(qiáng)于藍(lán)牙；
2是續(xù)航超強(qiáng)，兩節(jié)AAA電池用一到兩年；
3是鍵盤喚醒速度比藍(lán)牙快，從節(jié)能休眠狀態(tài)中喚醒幾乎感覺不到明顯延遲。

關(guān)于優(yōu)聯(lián)飛線，網(wǎng)上搜索“優(yōu)聯(lián) 飛線”能找到不少的帖子和教程，都得飛成下面這樣，而且一邊飛還要注意時(shí)不時(shí)測試有沒有線接錯(cuò)了。（以下圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
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然而有了DIY有線機(jī)械鍵盤的經(jīng)驗(yàn)，直接連接標(biāo)準(zhǔn)矩陣的話，是這樣的，看上去簡潔多了。有興趣的可以看看國外這個(gè)教程（地址直通）。
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因?yàn)?0鍵盤，如果不支持按鍵編程，是根本沒辦法正常用的，那還怎么讓人輸數(shù)字，怎么讓人輸符號了。然而，羅技的優(yōu)聯(lián)主控，并不能進(jìn)行全鍵盤按鍵編程，雖然用按鍵增強(qiáng)軟件能實(shí)現(xiàn)部分功能（比如ahk），但那并不是我想到的。因此介紹一個(gè)重要物品——USB to USB Keyboard Converter（github地址，geekhack地址）。
簡單來說，這個(gè)轉(zhuǎn)換器的原理就是獲取usb鍵盤輸入它的按鍵值，再輸出新的值到PC上，因此用它可以實(shí)現(xiàn)tmk固件的各種高級功能。geekhac上有作者銷售的成品，也有自己制作的方法。我這個(gè)是先前做的，制作最簡單，就是Arduino Leonardo R3和ARDUINO USB Host Shield 疊起來就行了。
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上面這個(gè)體積是比較大了一點(diǎn)，還有一個(gè)比較小的組合方式，用Pro Micro或者Teensy加上mini host shield，體積就會減小到如下圖所示。
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當(dāng)然買作者h(yuǎn)asu的成品會更小，只是價(jià)格較貴，50刀，郵費(fèi)8刀。
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簡單介紹完USB to USB keyboard converter后，接著繼續(xù)，這次用的是羅技k230的主控，對于要使用的主控，最先應(yīng)該測出該主控的按鍵矩陣，k230和k270網(wǎng)上都有現(xiàn)成的，k230的如下（感謝Luckybird929）。
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我將其整理成表格的形式如下，方便用我自己的方式飛線。
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然后這次使用的是jd40的布局，總共40個(gè)鍵，四排的按鍵數(shù)依次為12 11 11 6。此處的作法就是我所用方法的關(guān)鍵了，我只保證每個(gè)按鍵都觸發(fā)而不用管它是否對應(yīng)。因此，我從k230的矩陣中選擇了四列，如下圖所示，藍(lán)字為k230優(yōu)聯(lián)主控的接口以及對應(yīng)按鍵，紅色為之后要重映射第0層大致的按鍵。
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講到這里大概理解我做了什么吧。
小結(jié)一下：
1.簡化優(yōu)聯(lián)飛線。
2.使用USB to USB keyboard converter從usb接收端進(jìn)行按鍵編程。

[ Part 2.焊接鍵盤 ]
在焊接前第一步，我先把外殼的邊框給打磨了，亞克力外殼的邊框切割痕跡比較明顯，我是略微有點(diǎn)不能接受的。下圖是打磨前的。
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然后是打磨后的。

因?yàn)闆]有使用PCB，所以將軸直接固定在上殼同時(shí)也是定位板上，這次使用的是茶軸，空格為青軸，啪啪啪的青軸用在空格上，用來保持打字時(shí)的節(jié)奏。
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背面每個(gè)軸再用熱熔膠固定一下，因?yàn)檫@個(gè)定位板是可開軸蓋的設(shè)計(jì)，所以熱熔膠固定時(shí)只固定了上下兩個(gè)位置。不用擔(dān)心不牢固，我已經(jīng)插拔多次鍵帽，沒有把軸拔出來過。飛線的連接方式可以參考Part 1里給出的國外玩家寫的教程，這時(shí)需要注意的是二極管的方向，連接前測試好，對于k230的主控，二極管黑色端接1、2、3、4這邊，紅色接10、11、12、13這些。接二極管主要是為了防止按鍵沖突，這樣做到了全鍵盤任意6鍵無沖。
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空格鍵需要一組6.25x的衛(wèi)星軸，我是拿一個(gè)廢鍵盤的PCB切下一小部分，再打孔固定衛(wèi)星軸的。如果是自己做外殼，還是建議使用定位板衛(wèi)星軸或平衡桿。前面行線上已經(jīng)二極管連好，現(xiàn)在接好列線，我用的OK單芯飛線，別用網(wǎng)線，太硬了超難用。
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接下來，按Part 1里給出的圖，將行線和列線都連接到K230的優(yōu)聯(lián)主控上對應(yīng)的針腳，同時(shí)電池要用的線也接好。這個(gè)外殼比較薄，所以使用CR2032電池來供電，根據(jù)另外一個(gè)飛線優(yōu)聯(lián)小伙伴的使用情況（他是104鍵盤盤絲洞式飛線），幾毛錢一顆的雜牌2032也堅(jiān)持了2個(gè)月。這里故意將線留長了一些，萬一以后哪個(gè)軸有問題時(shí)有足夠的空間將主控提起來，然后換軸。
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底部貼上防滑腳墊，前方用了兩個(gè)mkc金屬腳墊來讓鍵盤使用時(shí)有一定的斜度。
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還有底殼上開了一個(gè)小孔，正好對應(yīng)在優(yōu)聯(lián)主控開關(guān)的位置。
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這下鍵盤就組裝完了，把接收器直接插電腦上試試，所有按鍵都是觸發(fā)的，當(dāng)然并沒有和鍵盤上按鍵位置對應(yīng)上，按鍵會在Part 3里再解決。

最終再裝上鍵帽后，效果圖如下。
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[ Part 3.編譯固件&修改布局 ]
對于軟件或硬件開發(fā)，我的經(jīng)驗(yàn)是0，所以下面的過程只是按我的理解與方法來的，有不正規(guī)的還請程序猿大大包涵，有錯(cuò)誤的也請指正。不會編程的照做也可以，本身并不需要多少編程知識，后面的改布局，依葫蘆畫瓢改就是了。

首先是搭建編譯環(huán)境，我的操作系統(tǒng)是win10，不想安裝Linux，因此在windows下首先安裝cygwin。
1.安裝時(shí)選擇了安裝Devel和Shell下的所有組件，其他基本是默認(rèn)。
2.安裝dfu-programmer，安裝方法是按照github上給的Linux下安裝的方法進(jìn)行編譯與安裝。地址直達(dá)：https://github.com/dfu-programmer/dfu-programmer
3.安裝aVR8-gnu-toolchain-installer-3.5.0.84-win32.any.x86，這是從官方下載的，下載完解壓后，復(fù)制到cygwin文件夾里。
4.嘗試編譯USB to USB keyboard converter使用的固件，這個(gè)在Part 1里給出的github以及geekhack的網(wǎng)址里都有介紹，如下：
Build firmware
--------------
$ git clone git://github.com/tmk/tmk_keyboard.git
$ cd tmk_keyboard
$ git submodule init
$ git submodule update
$ cd converter/usb_usb
$ make
如果編譯不成功，根據(jù)錯(cuò)誤提示補(bǔ)全cygwin的組件。
5.將生成的hex刷入，win下使用的arduloader來刷的，這個(gè)win下刷hex的工具足夠的傻瓜和簡單。
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以上步驟完成，測試USB to USB keyboard converter是正常使用的，那就ok。下面才開始編譯適用于本貼DIY的無線40用的固件。
用記事本打開tmk_keyboard\converter\usb_usb\keymap_common.h看看，會看到如下：
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這個(gè)排列看上去挺眼熟的，對吧。它就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)104鍵的按鍵布局，為了后面更加方便進(jìn)行修改，把這個(gè)布局改成40了。根據(jù)上面圖片提供的按鍵值，40的話就應(yīng)該如下圖所示。
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再依照上圖修改keymap_common.h文件，得到如下結(jié)果。
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接下來就是利用kle(Keyboard Layout Editor)和tkg來生成按鍵布局的源碼了，這方面可以看看我寫過的一個(gè)教程：PDF的百度網(wǎng)盤地址。
我用的是三層布局，按鍵如下：
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因?yàn)槭莏d40布局，而amj40也是這個(gè)布局，所以tkg里直接選amj40。然后將raw data復(fù)制過去，再設(shè)置好各個(gè)fn的功能。之后點(diǎn)擊“下載.c文件“。
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將下載回來的.c文件重命名一下，比如我改為了keymap_yang.c，再移到tmk_keyboard\converter\usb_usb\目錄。這個(gè)文件目前是不能直接使用的，還需要做一些修改。對照一個(gè)該目錄下的其他幾個(gè)keymap*.c就會知道怎么改了。大致如下，紅框內(nèi)的內(nèi)容刪除，藍(lán)框內(nèi)的稍微修改一下。
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最終的結(jié)果就是下圖這樣的。

現(xiàn)在可以開始編譯了，因?yàn)槲蚁惹爸孛藶閗eymap_yang.c，所以編譯的時(shí)候使用命令為
make KEYMAP=yang
編譯成功后得到usb_usb.hex，刷入U(xiǎn)SB to USB keyboard converter，一切工作正常。
上面通過kle及tkg來完成，當(dāng)然也可以直接編輯keymap*.c這個(gè)文件，多對照看看就知道它是怎么樣的格式以及各個(gè)按鍵的寫法了，只是我覺得kle看起來更直觀一些。

小結(jié)：可以說USB to USB keyboard converter是本文的關(guān)鍵，只要自己會搭建環(huán)境編譯固件了，那么就不存在難度了。

[ Part 4.總結(jié) ]
本來只是想分享一下這次制作的無線優(yōu)聯(lián)40鍵盤的，結(jié)果寫得較多就干脆寫成教程了。
USB to USB keyboard converter是個(gè)好東西，事實(shí)上除了用來飛線40外，像60鍵盤也可以通過此方法來飛線成無線鍵盤，并且支持編程。甚至是想給普通的無線鍵盤或者usb鍵盤使用tmk固件功能，也可以通過它來實(shí)現(xiàn)。
雖然說自己沒有能力去開發(fā)一個(gè)無線鍵盤主控，但是，利用本文的方法還是制作出了自己想要的鍵盤，我還是很滿意的。而且，這個(gè)鍵盤非常非常好用，畢竟優(yōu)聯(lián)本身已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的無線方案了。
最終成果是，一把日用主力40%無線機(jī)械鍵盤，重量270g，輕于Surface Pro 3的超薄原裝鍵盤套（約300g）。
下一把的打算是：外殼也自己訂做，上下兩層改用碳纖維，中間夾心夾還是亞克力，但是鍵盤四周的邊框會收窄到幾近無邊程度。同時(shí)，厚度會再稍微縮減一點(diǎn)，布局會修改一下，采用雙空格。

教你如何DIY一把可編程無線優(yōu)聯(lián)40%的機(jī)械鍵盤

PS:本文轉(zhuǎn)自chiphell

人見百態(tài) · 發(fā)表于 2016-1-7 11:02

帥氣啊看來是學(xué)不會了

キョン · 發(fā)表于 2016-2-26 23:42

那么如果想改成藍(lán)牙的需要修改那些地方呢？而且藍(lán)牙的可以編程么。。。。

キョン · 發(fā)表于 2016-2-26 23:44

或者說有關(guān)于藍(lán)牙開發(fā)的相關(guān)帖子推薦么。。

fjkdashg · 發(fā)表于 2016-8-22 14:57

樓主有做好的 USB to USB keyboard converter 出手么？求一個(gè)

fjkdashg · 發(fā)表于 2016-8-22 14:58

有出的話給我郵件 1010777500@qq.com

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