作者 | 王玥、李梅

他來(lái)了他來(lái)了，一人頂一個(gè)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(lái)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(wàn)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(guò)多個(gè)高人氣項(xiàng)目。他的歷史投稿「造了一臺(tái)鋼鐵俠的手臂」、「把自行車做成了自動(dòng)駕駛」、「做了個(gè)能動(dòng)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(wàn)次「一鍵三連」。

而這次稚暉君帶來(lái)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(pán)！

1 鍵盤(pán)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(pán)電路硬件以及固件代碼。沒(méi)錯(cuò)，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(shuō)起，怎么檢測(cè)某個(gè)按鍵是否被按下了呢？

很簡(jiǎn)單，中學(xué)物理告訴我們，每個(gè)建軸是一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，按下和彈起會(huì)分別導(dǎo)通 0 和 1，控制器芯片就可以檢測(cè)按鍵的高低電平。但是......現(xiàn)實(shí)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。

一個(gè)鍵盤(pán)有大約 100 個(gè)按鍵，要是給每個(gè)按鍵都接一根導(dǎo)線到 MCU 的引腳，就需要 100 多個(gè)引腳，這也太浪費(fèi)了。有解決辦法嗎？有，用矩陣鍵盤(pán)形式來(lái)檢測(cè)按鍵就可以了嘛。

但這樣一來(lái)，按鍵之間就存在耦合，所以會(huì)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(gè)按鍵下面添加一個(gè)二極管來(lái)防止誤觸發(fā)。

然而，問(wèn)題又來(lái)了。我們?cè)谠O(shè)計(jì) PCB 的時(shí)候，一般都要做減震處理，在 PCB 建軸之間挖出很多長(zhǎng)槽。但矩陣鍵盤(pán)和一堆二極管的模式會(huì)導(dǎo)致 PCB 的走線變得非常麻煩。

有解決辦法嗎？稚暉君說(shuō)有，而且是一個(gè)完美方案：使用移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵掃描。

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具體來(lái)說(shuō)，基于移位寄存器的并行輸入、轉(zhuǎn)串行輸出功能，把每個(gè)按鍵都看作是寄存器的一位，那么每加載一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)就可以依次讀出每個(gè)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(wàn)個(gè)按鍵。再來(lái)，褪下二極管，電路也變得極其簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)了一套鍵盤(pán)固件！

目前市面上絕大多數(shù)客制化鍵盤(pán)都是使用 QMK、ZMK 這樣的開(kāi)源固件，為了適配更多的鍵盤(pán)型號(hào)，它們的代碼通常都很臃腫。

而稚暉君開(kāi)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(jiǎn)直夢(mèng)中情鍵了。稚暉君表示，這套固件的代碼會(huì)開(kāi)源給大家~

說(shuō)了這么多，這鍵盤(pán)到底長(zhǎng)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(zhǎng)幫助加工的，而這次的客制化鍵盤(pán)恰巧就是 Xikii 的老本行。稚暉君這款鍵盤(pán)的工業(yè)設(shè)計(jì)便是基于之前 Xikii 發(fā)布的 S98 鍵盤(pán)修改而成。

全貌長(zhǎng)這樣：

實(shí)用就罷了，還這么好看，坐等量產(chǎn)~

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但是，你以為到這里就結(jié)束了？NO! 看一看鍵盤(pán)左邊這個(gè)玩意：竟然是一塊屏幕！還真是「萬(wàn)物皆可加屏幕」？

稚暉君表示：接下來(lái)，正片開(kāi)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(shí)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(pán)，也想要體現(xiàn)出「客制化」的意義和智能。

因此這塊鍵盤(pán)不僅僅是在傳統(tǒng)鍵盤(pán)本體的基礎(chǔ)上硬核了億點(diǎn)，而是升級(jí)成為模塊化的存在：同時(shí)擁有一個(gè)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(zhǎng)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(huì)把這個(gè)模塊二次開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議和驅(qū)動(dòng)都封裝成SDK，客制化發(fā)燒友們便可以基于SDK開(kāi)發(fā)各種交互應(yīng)用。

而對(duì)于科技小白來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單。

滾輪旋鈕

當(dāng)然，如果只是多了一塊屏幕，也不見(jiàn)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(gè)長(zhǎng)得很像電機(jī)的電機(jī)。

稚暉君曾經(jīng)發(fā)布過(guò)一個(gè)視頻，展示如何通過(guò)FOC控制把一個(gè)無(wú)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(gè)滾輪旋鈕便可以模擬出任意力反饋效果，如0摩擦力滾動(dòng)、多檔開(kāi)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(shì)待發(fā)：

比如向上推旋鈕打開(kāi)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(lái)調(diào)節(jié)音量；

抑或是模擬成無(wú)摩擦的慣性旋鈕來(lái)滾動(dòng)頁(yè)面，由于無(wú)摩擦的原因，頁(yè)面滾動(dòng)極致絲滑……

更炫酷的是，這個(gè)旋鈕還可以主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，結(jié)合OLED屏幕可以顯示CPU占用等信息。

通過(guò)這些匠心獨(dú)具的設(shè)計(jì)，稚暉君將一塊鍵盤(pán)的操作性和可玩性大大提升。

不過(guò)，非比尋常的設(shè)計(jì)必然帶來(lái)非常規(guī)的工程難點(diǎn)：

例如，鍵盤(pán)一般使用的USB2.0只有5V/500mA 的電源功率，遠(yuǎn)達(dá)不到無(wú)刷電機(jī)所需的功率，所以稚暉君借用了航母（！）上電磁彈射的設(shè)計(jì)思路：先蓄電再放電。

USB HUB

如果說(shuō)以上模塊都是為了酷炫而設(shè)計(jì)，那么USB HUB處的設(shè)計(jì)，才體現(xiàn)了稚暉君「真正想做點(diǎn)什么」。

在手機(jī)可以使用人臉識(shí)別、指紋識(shí)別的當(dāng)下，臺(tái)式機(jī)仍然要采用傳統(tǒng)的輸入密碼解鎖。稚暉君便想在這部分做做文章，于是在USB HUB的位置插入了一個(gè)指紋識(shí)別模塊，親測(cè)效果極佳。

如果電腦已經(jīng)裝好了其他生物識(shí)別設(shè)備，這個(gè)設(shè)計(jì)也不會(huì)浪費(fèi)，可以替換插入鼠標(biāo)接受器，游戲手柄接收器等實(shí)用模塊。

獨(dú)創(chuàng)電容式觸摸按鍵條

完成了以上設(shè)計(jì)后，稚暉君式奇思又鉆了出來(lái)：平時(shí)在打字時(shí)，兩個(gè)大拇指好像沒(méi)什么事做？一起按一個(gè)空格鍵，是不是有些浪費(fèi)？

于是乎，他給鍵盤(pán)側(cè)面貼上了一個(gè)電容式觸摸按鍵條。

通過(guò)設(shè)置，這個(gè)觸控條可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)切換顯示窗口、切換音樂(lè)、復(fù)制粘貼等等操作，大大提高了大拇指在鍵盤(pán)上的參與度！

3 不再以「換殼為本」

從鍵盤(pán)的「精魂」電路、「骨架」模塊化再到外觀，稚暉君確實(shí)在鍵盤(pán)功能上加入了自己的思考，并進(jìn)行了有效設(shè)計(jì)，而不僅僅是在外殼上大動(dòng)干戈。

因此，這款鍵盤(pán)雖然也有缺點(diǎn)（如不能無(wú)線），卻著實(shí)在極客發(fā)燒友中引起了一次小型地震，稚暉君「一人頂一個(gè)團(tuán)隊(duì)」的聲名逐漸廣為人知。

也有不少玩客制化的網(wǎng)友表示，稚暉君不是贏在多么天才的構(gòu)想上，而是作為一名電子工程師對(duì)于技術(shù)的極致追求（以及對(duì)于廣大客制化愛(ài)好者智商的尊重），這才實(shí)現(xiàn)了從「殼制化」邁向「客制化」的重要一步。

參考鏈接：

https://b23.tv/nmimpso

https://www.zhihu.com/question/545024674

編輯：黃飛

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