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華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

本文作者:我在思考中 2022-07-27 11:02
導語:頂級創客花 108 天打了個字。

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

頂級創客花 108 天打了個字。
作者 | 王玥、李梅
編輯 | 陳彩嫻

他來了他來了,一人頂一個團隊的稚暉君又一次帶著一項硬核(雖然他強調是“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械一通到底,親手落地實操過多個高人氣項目。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 數十萬次「一鍵三連」。

而這次稚暉君帶來的新項目則是:一把完全客制化、帶屏幕模塊的機械鍵盤!



1

鍵盤本身的性能

既然是客制化,稚暉君想要最大限度發揮自己的設計自由度,于是,他從頭設計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,中學物理告訴我們,每個建軸是一個獨立的開關,按下和彈起會分別導通 0 和 1,控制器芯片就可以檢測按鍵的高低電平。但是......現實沒有這么簡單。

一個鍵盤有大約 100 個按鍵,要是給每個按鍵都接一根導線到 MCU 的引腳,就需要 100 多個引腳,這也太浪費了。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「鬼鍵」現象。有解決辦法嗎?當然還是有,我們可以在每個按鍵下面添加一個二極管來防止誤觸發。

然而,問題又來了。我們在設計 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現按鍵掃描。

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

具體來說,基于移位寄存器的并行輸入、轉串行輸出功能,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。

這種方案不僅非常節省 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。網友直呼:碾壓行業!

全新固件

將客制化進行到底,稚暉君還自己開發了一套鍵盤固件!

目前市面上絕大多數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。

而稚暉君開發的這套固件,基本上把全速HID設備的性能都拉到頂了。

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

1KHz 的回報率,1 毫秒的超低延遲,超高刷新率的全按鍵獨立 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、機械臂項目中,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設計便是基于之前 Xikii 發布的 S98 鍵盤修改而成。

全貌長這樣:

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

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實用就罷了,還這么好看,坐等量產~

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但是,你以為到這里就結束了?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與傳統手機的區別就在于:智能機有各種傳感器,能夠隨時安裝各類 APP,且能不斷獲取新能力。

而他設計的這塊鍵盤,也想要體現出「客制化」的意義和智能。

因此這塊鍵盤不僅僅是在傳統鍵盤本體的基礎上硬核了億點,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容。

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這小小一隅,可以是你喜歡的圖片、天氣預報、Github貢獻墻、電腦剩余電量等狀態顯示等等……

稚暉君表示,他會把這個模塊二次開發的通信協議和驅動都封裝成SDK,客制化發燒友們便可以基于SDK開發各種交互應用。

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」幾乎一眨眼便出現在了墨水屏幕上,比更換手機壁紙還要簡單。

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滾輪旋鈕

當然,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,即下圖中藍色的OLED,以及旁邊一個長得很像電機的電機。

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稚暉君曾經發布過一個視頻,展示如何通過FOC控制把一個無刷電機模擬成各種物理效果的旋鈕。融合了該設計,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、彈簧、阻尼等。再結合一旁的OLED屏幕,許多有意思的應用蓄勢待發:

比如向上推旋鈕打開任務視圖、向下推顯示桌面;

或者把它模擬成帶阻尼的旋鈕來調節音量;

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,結合OLED屏幕可以顯示CPU占用等信息。

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通過這些匠心獨具的設計,稚暉君將一塊鍵盤的操作性和可玩性大大提升。

不過,非比尋常的設計必然帶來非常規的工程難點:

例如,鍵盤一般使用的USB2.0只有5V/500mA 的電源功率,遠達不到無刷電機所需的功率,所以稚暉君借用了航母(?。┥想姶艔椛涞脑O計思路:先蓄電再放電。

USB HUB

如果說以上模塊都是為了酷炫而設計,那么USB HUB處的設計,才體現了稚暉君「真正想做點什么」。

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

在手機可以使用人臉識別、指紋識別的當下,臺式機仍然要采用傳統的輸入密碼解鎖。稚暉君便想在這部分做做文章,于是在USB HUB的位置插入了一個指紋識別模塊,親測效果極佳。

如果電腦已經裝好了其他生物識別設備,這個設計也不會浪費,可以替換插入鼠標接受器,游戲手柄接收器等實用模塊。

獨創電容式觸摸按鍵條

完成了以上設計后,稚暉君式奇思又鉆了出來:平時在打字時,兩個大拇指好像沒什么事做?一起按一個空格鍵,是不是有些浪費?

于是乎,他給鍵盤側面貼上了一個電容式觸摸按鍵條。

華為天才少年稚暉君做了一把模塊化機械鍵盤,引起極客圈地震,網友:這才是真正的客制化

通過設置,這個觸控條可以用來實現切換顯示窗口、切換音樂、復制粘貼等等操作,大大提高了大拇指在鍵盤上的參與度!



3

不再以「換殼為本」

從鍵盤的「精魂」電路、「骨架」模塊化再到外觀,稚暉君確實在鍵盤功能上加入了自己的思考,并進行了有效設計,而不僅僅是在外殼上大動干戈。

因此,這款鍵盤雖然也有缺點(如不能無線),卻著實在極客發燒友中引起了一次小型地震,稚暉君「一人頂一個團隊」的聲名逐漸廣為人知。

也有不少玩客制化的網友表示,稚暉君不是贏在多么天才的構想上,而是作為一名電子工程師對于技術的極致追求(以及對于廣大客制化愛好者智商的尊重),這才實現了從「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

雷峰網(公眾號:雷峰網)
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