做一把2021年Stack Overflow的愚人节键盘

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背景

刷空间的时候，发现有人说今天Stack Overflow的愚人节彩蛋是限制用户复制次数，然后配上了一个键盘的推销图片。
觉得这个键盘还挺有意思的，小巧精致，思考了一下觉得实现起来还挺简单的，基本上把就是把之前做的原神自动弹琴装置稍微改改就成了，脑测代码百行以内。

然后打开KiCad直接开干，导出渲染一气呵成。材料已经就绪，键帽先不买，用我现成的。

渲染效果

特性

  • 3%配列机械键盘
  • 支持热插拔，可更换任意轴体
  • 自定义按键，不仅仅是Ctrl+C/V
  • 支持连发模式
  • 易学的源码

材料

序号 名称 数量 备注
1 ATMega32u4 1 主控芯片 QFN44封装
2 AP2112K-3.3 1 5V转3.3V芯片 SOT-23-5
3 16Mhz晶振 1 2.0*1.6
4 1uF电容 1 0603
5 22pf电容 2 0603
6 10uf电容 2 0603
7 1K电阻 5 0805
8 10K电阻 1 0805
9 22R电阻 2 0805
10 凯华热插拔轴座 3 1511系列
11 轴体 3 任意轴体
12 2位拨码开关 1 1.27mm
13 Type-C接口 1 16p
14 肖特基二极管 1 BAT60JFILM SOD-323
15 微动开关 1 3x4x2.5 四脚贴片

焊接

PS:板子的颜色并不代表好坏，我选绿色只是因为他免费24小时加急。

涂上锡膏，风枪对着吹吹就好了。这个QFN44并不是特别难焊，也没有必要为了一块小板子做个钢网。

组装

简单的画了个方盒子作为外壳，然后从我的键盘上扣下来三个键帽装上去。

https://github.com/chaosgoo/HairsPP，求Star.

附:键位编码

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#define KEY_LEFT_CTRL   0x80
#define KEY_LEFT_SHIFT    0x81
#define KEY_LEFT_ALT    0x82
#define KEY_LEFT_GUI    0x83
#define KEY_RIGHT_CTRL    0x84
#define KEY_RIGHT_SHIFT   0x85
#define KEY_RIGHT_ALT   0x86
#define KEY_RIGHT_GUI   0x87

#define KEY_UP_ARROW    0xDA
#define KEY_DOWN_ARROW    0xD9
#define KEY_LEFT_ARROW    0xD8
#define KEY_RIGHT_ARROW   0xD7
#define KEY_BACKSPACE   0xB2
#define KEY_TAB       0xB3
#define KEY_RETURN      0xB0
#define KEY_ESC       0xB1
#define KEY_INSERT      0xD1
#define KEY_DELETE      0xD4
#define KEY_PAGE_UP     0xD3
#define KEY_PAGE_DOWN   0xD6
#define KEY_HOME      0xD2
#define KEY_END       0xD5
#define KEY_CAPS_LOCK   0xC1
#define KEY_F1        0xC2
#define KEY_F2        0xC3
#define KEY_F3        0xC4
#define KEY_F4        0xC5
#define KEY_F5        0xC6
#define KEY_F6        0xC7
#define KEY_F7        0xC8
#define KEY_F8        0xC9
#define KEY_F9        0xCA
#define KEY_F10       0xCB
#define KEY_F11       0xCC
#define KEY_F12       0xCD
#define KEY_F13       0xF0
#define KEY_F14       0xF1
#define KEY_F15       0xF2
#define KEY_F16       0xF3
#define KEY_F17       0xF4
#define KEY_F18       0xF5
#define KEY_F19       0xF6
#define KEY_F20       0xF7
#define KEY_F21       0xF8
#define KEY_F22       0xF9
#define KEY_F23       0xFA
#define KEY_F24       0xFB

{
	0x00,             // NUL
	0x00,             // SOH
	0x00,             // STX
	0x00,             // ETX
	0x00,             // EOT
	0x00,             // ENQ
	0x00,             // ACK  
	0x00,             // BEL
	0x2a,			// BS	Backspace
	0x2b,			// TAB	Tab
	0x28,			// LF	Enter
	0x00,             // VT 
	0x00,             // FF 
	0x00,             // CR 
	0x00,             // SO 
	0x00,             // SI 
	0x00,             // DEL
	0x00,             // DC1
	0x00,             // DC2
	0x00,             // DC3
	0x00,             // DC4
	0x00,             // NAK
	0x00,             // SYN
	0x00,             // ETB
	0x00,             // CAN
	0x00,             // EM 
	0x00,             // SUB
	0x00,             // ESC
	0x00,             // FS 
	0x00,             // GS 
	0x00,             // RS 
	0x00,             // US 

	0x2c,		   //  ' '
	0x1e|SHIFT,	   // !
	0x34|SHIFT,	   // "
	0x20|SHIFT,    // #
	0x21|SHIFT,    // $
	0x22|SHIFT,    // %
	0x24|SHIFT,    // &
	0x34,          // '
	0x26|SHIFT,    // (
	0x27|SHIFT,    // )
	0x25|SHIFT,    // *
	0x2e|SHIFT,    // +
	0x36,          // ,
	0x2d,          // -
	0x37,          // .
	0x38,          // /
	0x27,          // 0
	0x1e,          // 1
	0x1f,          // 2
	0x20,          // 3
	0x21,          // 4
	0x22,          // 5
	0x23,          // 6
	0x24,          // 7
	0x25,          // 8
	0x26,          // 9
	0x33|SHIFT,      // :
	0x33,          // ;
	0x36|SHIFT,      // <
	0x2e,          // =
	0x37|SHIFT,      // >
	0x38|SHIFT,      // ?
	0x1f|SHIFT,      // @
	0x04|SHIFT,      // A
	0x05|SHIFT,      // B
	0x06|SHIFT,      // C
	0x07|SHIFT,      // D
	0x08|SHIFT,      // E
	0x09|SHIFT,      // F
	0x0a|SHIFT,      // G
	0x0b|SHIFT,      // H
	0x0c|SHIFT,      // I
	0x0d|SHIFT,      // J
	0x0e|SHIFT,      // K
	0x0f|SHIFT,      // L
	0x10|SHIFT,      // M
	0x11|SHIFT,      // N
	0x12|SHIFT,      // O
	0x13|SHIFT,      // P
	0x14|SHIFT,      // Q
	0x15|SHIFT,      // R
	0x16|SHIFT,      // S
	0x17|SHIFT,      // T
	0x18|SHIFT,      // U
	0x19|SHIFT,      // V
	0x1a|SHIFT,      // W
	0x1b|SHIFT,      // X
	0x1c|SHIFT,      // Y
	0x1d|SHIFT,      // Z
	0x2f,          // [
	0x31,          // bslash
	0x30,          // ]
	0x23|SHIFT,    // ^
	0x2d|SHIFT,    // _
	0x35,          // `
	0x04,          // a
	0x05,          // b
	0x06,          // c
	0x07,          // d
	0x08,          // e
	0x09,          // f
	0x0a,          // g
	0x0b,          // h
	0x0c,          // i
	0x0d,          // j
	0x0e,          // k
	0x0f,          // l
	0x10,          // m
	0x11,          // n
	0x12,          // o
	0x13,          // p
	0x14,          // q
	0x15,          // r
	0x16,          // s
	0x17,          // t
	0x18,          // u
	0x19,          // v
	0x1a,          // w
	0x1b,          // x
	0x1c,          // y
	0x1d,          // z
	0x2f|SHIFT,    // {
	0x31|SHIFT,    // |
	0x30|SHIFT,    // }
	0x35|SHIFT,    // ~
	0				// DEL
}

风物之诗琴自动弹奏

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闲言碎语

一觉醒来，发现风物之诗琴居然可以兑换了，自己弹是不可能弹的，交给脚本吧。

键盘就让一块Pro Micro扮演吧，Python 解析midi文件，然后将需要按下的按键发送给Pro Micro。

这里我测试用的midi文件为MidiShow上随便找的一个千本樱。因为原神的风物之诗琴没有长按效果，所以实现起来少了很多工作量。

开干

Pro Micro上运行的代码非常简单，只有20行，需要注意的是并非所有的板子都支持Keyboard.h这个库

genshin.ino
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#include "Keyboard.h"

void setup() {
  // 初始化键盘
  Keyboard.begin();
  // 初始化串口
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  // 当串口可用时候，读取串口输入
  while (Serial.available()) {
    char key = Serial.read();
    // 模拟键盘点击执行串口读取的内容
    Keyboard.print(key);
    // 延迟
    // delay(20);
  }
}

python记得安装serial这个库

serial_communication.py
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import serial
class SerialCommunication:
    # 初始化串口通信类
    # @param port_x 端口号 str
    # @param bit_rates 波特率 int
    # @param timeout 超时时间(s)
    def __init__(self, port_x, bit_rates=9600, timeout=1):
        self.port_x = port_x
        self.bit_rates = bit_rates
        self.timeout = timeout
        self.serial = serial.Serial(self.port_x, self.bit_rates, timeout=self.timeout)
        self.execute_count = 0
        print("Serial work on {} at {}bps".format(self.port_x, self.bit_rates))

    # 执行一条命令
    # @param key_event 待执行的命令
    def execute(self, key_event):
        self.execute_count += 1
        try:
            self.serial.write(key_event.encode())
        except Exception as execute:
            print('---Error on execute---', execute)

    # 日志
    def log(self):
        print("Write %d commands" % self.execute_count)

python需要安装mido这个库才可以解析midi文件

main.py
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import time

import mido
from mido import MidiFile

from serial_communication import SerialCommunication

# 由于我不懂音乐，所以下面的表格一定是错误的，如果您知道如何修改出正确的关系，请留言。
# 虽然这个是错的表，但是还是能播放的。

key_dict = {

    24: 'Z',
    # 25: 'X',  #
    26: 'X',
    # 27: 'C',  #
    28: 'C',
    29: 'V',
    # 30: 'B',  #
    31: 'B',
    # 32: 'B',
    33: 'M',
    # 34: 'N',  #
    35: 'N',
    36: 'Z',
    # 37: 'X',  #
    38: 'X',
    # 39: 'C',  #
    40: 'C',
    41: 'V',
    # 42: 'B',  #
    43: 'B',
    # 44: 'M',  #
    45: 'M',
    # 46: 'N',  #
    47: 'N',
    48: 'A',
    # 49: 'S',   #
    50: 'S',
    # 51: 'D',   #
    52: 'D',
    53: 'F',
    # 54: 'G',   #
    55: 'G',
    # 56: 'H',   #
    57: 'H',
    # 58: 'J',   #
    59: 'J',
    60: 'Q',
    # 61: 'W',   #
    62: 'W',
    # 63: 'E',   #
    64: 'E',
    65: 'R',
    # 66: 'T',   #
    67: 'T',
    # 68: 'Y',   #
    69: 'Y',
    # 70: 'U',   #
    71: 'U',
    72: 'Q',
    # 73: 'W',   #
    74: 'W',
    # 75: 'E',   #
    76: 'E',
    77: 'R',
    # 78: 'T',   #
    79: 'T',
    # 80: 'Y',   #
    81: 'Y',
    # 82: 'U',   #
    83: 'U',
    84: 'A',
    # 85: 'S',   #
    86: 'S',
    88: 'D',
    89: 'F',
    # 90: 'G',   #
    91: 'G',
    93: 'H',
    94: 'J',
    # 95: 'J',
}

if __name__ == '__main__':
    virtual_key_board = SerialCommunication("COM17", 115200, 1)
    mid = MidiFile("input_mid.mid")
    tempo = mido.bpm2tempo(131)
    time.sleep(3)
    unsupport = set()
    for i, track in enumerate(mid.tracks):
        print('Track {}: {}'.format(i, track.name))
        passed_time = 0
        for msg in track:
            ab_time = mido.tick2second(msg.time, mid.ticks_per_beat, tempo)
            real_time = ab_time + passed_time
            passed_time += ab_time

            if msg.type == "note_on":
                if msg.note in key_dict.keys():
                    virtual_key_board.execute(key_dict[msg.note])
                    pass
                else:
                    unsupport.add(str(msg.note))
                    print("skip note:{}".format(msg.note))
                time.sleep(msg.time*0.001)
    print(unsupport)

其名为Firefly

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萤火虫

名字由来

一直觉得TinyMonitor这个名称有点怪怪的，因为它功能已经超出了”小显示器”这个范畴了，所以就开始思考正式发布前换个名字吧。
几日前，翻自己的iCloud的时候，看到了前年在学校门口拍的萤火虫照片，好家伙，小小的会发光，这不就是我想要的名称吗，于是决定起名为Firefly了(好随便)。
随即打开KiCad加上Firefly丝印。

电路渲染图

底视图
顶视图

坐等到货焊接，然后开启下一阶段设计，比如外壳…或者底座什么的，毕竟我留了一个Dout用来外接像素屏幕。

2021-03-19

到货焊接了，目前没有太大问题，这个天线信号强度远超预期啊，tql。
有钱了可得整个紫色沉金啊。
背面，背光那里走了飞线，其实不用走，刮开旁边的阻焊接正极也一样…
有屏幕正面，该画个壳子的设计图

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