【真·DIY机械键盘】（基于STM32F103平台）

Nemesis · 发表于 2019-12-7 16:20:56

先说说为什么要做机械键盘。其实个人认为这本不是一个问题来着，为了好玩。确实键盘作为当今PC机最方便、最标准的输入外设之一，市场上充满了形形色色的产品。
有需求直接购买当然是行之有效的办法，但是相信在任何一个DIY玩家的眼中“独立分析问题、自行设计方案、实施执行、收获结果”这条道路的成就感才是来的最充实也是最满足的。
——写两句有的没的

紧接着说说项目本身。最开始的时候，楼主自学生时代至今风雨十载的好基友（也是游戏口味比较相投的一个形象）生日将到。于是计划亲手制作一件礼物赠与对方，几经对比最终决定
做一张机械键盘。主控芯片的选型几乎是在决定做键盘的同时就定了。肯定是32了，自带USB功能不需额外添加芯片模组，主频够高运行足够流畅等诸多的优势……期间在论坛里也收集了
一部分有关资料。同时注意到有一定数量希望用STM32作为主控自制键盘的小伙伴们，只不过多数搁浅在了种种困难当中，还有一部分相对有一定成果的朋友们最终也是不了了之。心中
还是希望能尽一份力的，也就是会有这篇帖子的原因。但是需要说明两点：
1.文中键盘的设计方案从最开始的折腾好玩、到诚意礼物直至后来在楼主个人的朋友圈中受到一定程度的欢迎。形容为私有项目也全然不足为过（在不同时期分别赠送过十年死党、喜欢的
姑娘、实验室的同学、一同开黑的哥们儿等等）所以在源码方面会有所保留。但除源码之外的所有文档资料、规格参数、数据手册、示例教程等则会毫无保留的分享在附件当中；
2.如同我所说的，最终目的还是希望能和更多的小伙伴交流进步共同成长。所以对有类似兴趣的同学，如果在我分享资料的基础上仍面临难以克服的问题。楼主愿意无条件的帮助和解答。
当然如果有可能还是建议大家多换换思路和尝试的方向，试着自行解决。毕竟根据亲身体验来说DIY一张键盘真的不难，而且绝大多数情况我们需要面对的都是由简单错误导致的简单问题。
如果能坚持一下往往会有更大收获。

下面正式开始内容部分：
DIY键盘的第一步就是要确定键盘的配列，这是基础中的基础，相信大家都可以理解。配列无法确定后续所有的工作都无法展开。关于确定配列、调整键位有关的工具网页的连接我贴在下面
感谢CSDN老哥的无私分享和详细教程：https://blog.csdn.net/BG2CRW/article/details/79475752
完成配列和键位布局的工作之后就可以着手画原理图和PCB了，这里楼主偷懒了。希望第一时间无脑快速布通，使用了自动布线，最终的效果就是…………emmmmm…………真的是自己都不忍
直视了，诸位轻喷：

AD15图纸

板子正面

板子背面

相信眼尖的同学早从焊盘看出来主控用的是STM32的V系列芯片，明明一颗C8T6就能吃住的需求又为毛大张旗鼓的用VBT6呢。其实是当时刚好楼主搬家，计较旮旯里找出了天知道什么时候买的
十几片VBT6。平日里自己小打小闹的娱乐项目更用不上了，索性拿来做了键盘。大家做的时候建议改为矩阵扫描键盘，会简化很多，并且千万别用自动布线！千万别用自动布线！千万别用自动
布线！

完成最小系统的焊接后即可进行第一步测试，通过SWD接口连接电脑。设备芯片识别成功，代码可以正常下载说明最小系统运行正常可以下一步。

安装轴体并焊接，这里楼主选用的Cherry的无脚静音红轴。首先静音红轴的噪音已经很小，不敲到底的话听起来甚至不像机械键盘。同时五脚轴的
底壳位置比三脚轴多出两根定位柱。可以直接在PCB上插紧而不需要额外的定位钢板。钢板一方面增加重量，另一方面也会一定程度增大声响。考虑到会在办公室一类场合使用，故而所有的取舍
都倾向于更安静的选择。

安装卫星轴，卫星轴的作用在于一些长度较长的按键，单点某一侧是会发生倾斜进而导致动作不畅、轴体磨损等问题。卫星轴通过金属杆联动装置保证
受力的相对均匀。同样由于不装钢板的原因，笔者的键盘使用的是PCB卫星轴（PCB卫星轴与钢板卫星轴二者虽功能一致但安装方式并不相同，所以大家在选用过程中应注意与自己的设计保持一致）
至此电路部分的安装工作完全结束。烧入调试好的代码，连接电脑，所有按键功能正常。

接下来是外壳部分：
任何最终能够投入使用的设备必须要有外壳的支撑和保护，绝大多数DIY的小伙伴们的作品都回面临外壳的问题。真心安利大家可以自学一手CAD，配合任意的淘宝商家，甚至是学校的创意实验室的
3D打印设备就可以顺利制造出完美符合你自身项目的外壳。材料的话选光敏树脂，经济实惠，表面质地和触感也非常感人。

实物看上去基本是这样：

什么？你吐槽白色？对别说你，我自己都忍不了。解决办法很简单，一罐田宫的自喷漆搞定。（当然也不一定是田宫，只是根据楼主童年时代玩模型的经验对于塑料质地田宫的模型喷漆效果最为理想）

喷涂之后的效果

紧跟着可以安装紧固件了，这里是M3*7mm的铜柱，此外比起制式的键盘外壳楼主画的这个更像是个盒子。中间没有加强筋，敲击的过程中PCB会跟着变形反馈极其之诡异（使用者足够大力的话发生
电路板被敲断的奇迹也说不定），于是用泡沫胶带来填充。

放入板子后进行简单按压测试，手感反馈很扎实，目的达到。

最后安装键帽：

其实这里才是最后，你们以为我会忘记USB接口的位置上还有一个那么大的洞嘛，当然要适当处理。个人的办法是直接使用有一定面积和厚度的饮料瓶盖（比如脉动）用小刀削一个防尘盖出来。

至此自制机械键盘施工彻底结束，键盘可以跟任何商业化的%64配列的成品键盘一样在Windows系统下实现所有功能。在BIOS里也可以正常的识别使用，这里放上在B站的演示视频的链接：
https://www.bilibili.com/video/av78374568

最后如约放上除源码外的所有资料：

参考资料.zip (12.92 MB, 下载次数: 1630)

邵茂峰 · 发表于 2019-12-8 10:52:19

要送给朋友（x）自己想玩（√）

邵茂峰 · 发表于 2019-12-8 10:53:38

第一

次见用这个芯片做键盘的

cmz · 发表于 2019-12-8 12:21:21

牛批厉害可以

Ray______ · 发表于 2019-12-8 12:48:11

自制不用typec?

Nemesis · 发表于 2019-12-8 13:25:53

邵茂峰发表于 2019-12-8 10:52
要送给朋友（x）自己想玩（√）

别说出来啊

Nemesis · 发表于 2019-12-8 13:27:12

Ray______ 发表于 2019-12-8 12:48
自制不用typec?

画的时候智商下线了，想都没想从库里抓了一个USB-MINI就放上去了

y安g · 发表于 2019-12-15 17:58:05

驱动是bios默认的6键无冲?

Nemesis · 发表于 2019-12-18 10:43:41

y安g 发表于 2019-12-15 17:58
驱动是bios默认的6键无冲?

虚拟成了两张普通键盘

ljk651332725 · 发表于 2019-12-18 23:48:38

想问一下打这个PCB板大概多少钱？

lyzimu · 发表于 2019-12-19 17:02:25

源码也是用哪个老哥的改的吗？还是自己写的？

五花肉老乌龟 · 发表于 2019-12-19 17:32:48

这键盘不好跪，太小。

Nemesis · 发表于 2019-12-20 09:09:16

放在办公室敲代码就好了啊，不带回家，就不存在跪这张的问题

Nemesis · 发表于 2019-12-20 09:23:47

ljk651332725 发表于 2019-12-18 23:48
想问一下打这个PCB板大概多少钱？

淘宝商家5片打样130左右，立创商城70差不多

Nemesis · 发表于 2019-12-20 09:32:11

lyzimu 发表于 2019-12-19 17:02
源码也是用哪个老哥的改的吗？还是自己写的？

就是附件资料包里的那套代码，是隔壁csdn那边down下来的。但原形意思还是从原子哥的鼠标例程改的

shanfei · 发表于 2020-3-10 10:47:29

正好想做键盘，谢谢分享

shanfei · 发表于 2020-3-16 17:24:21

失败！楼主能给一下原理图吗？可以的话shanfei_ts@qq.com先谢谢！不方便就算了哈！
我用杜洋的洋桃核心板下载您的程序成功了，但是插在电脑上没反应，然后我又按照圈圈的文章改了下摇杆那个程序也下载成功了，同样也没有反应，所以我想可能是硬件的问题。我看了您的pcb文件发现usb是接在70脚（PA11）和71脚（PA12）脚，洋桃单片机是接在30脚（PA9）和31脚（PA10）（48脚MCU），所以我想按您pcb连接改一下，70脚和71脚对应的R69，R70电阻的阻值没有，晶振的频率也没有，希望您有空告诉一下，谢谢！

z6789364 · 发表于 2020-3-16 20:24:53

cool,sixsixsix

Nemesis · 发表于 2020-3-17 16:08:21

shanfei 发表于 2020-3-16 17:24
失败！楼主能给一下原理图吗？可以的话先谢谢！不方便就算了哈！
我用杜洋的洋桃核心板下载您的程序成功了 ...

没问题，但是文件不在办公室的电脑里。今天的晚些时候到家发你

Nemesis · 发表于 2020-3-17 16:25:14

本帖最后由 Nemesis 于 2020-3-17 16:38 编辑

shanfei 发表于 2020-3-16 17:24
失败！楼主能给一下原理图吗？可以的话先谢谢！不方便就算了哈！
我用杜洋的洋桃核心板下载您的程序成功了 ...

PA9/PA10是串口usart1的引脚，猜想应该是你所使用的开发板的usb接口连接的是CH340一类的串口芯片然后接的MCU的TXD，RXD。USB功能要用的就是PA11和PA12，具体到你使用的封装应该是芯片的32/33脚。这个你看图，一下就明白了 QQ截图20200317162053.png

晶振就是最常用的8MHz，然后USB接口部分的设计方案我贴下面，这样你不用等我。可以自己先动手，不出意外这回就可以了
QQ截图20200317163721.png

Ezel · 发表于 2020-3-17 17:27:10

NB, 会玩

shanfei · 发表于 2020-3-18 00:14:35

Nemesis 发表于 2020-3-17 16:25
PA9/PA10是串口usart1的引脚，猜想应该是你所使用的开发板的usb接口连接的是CH340一类的串口芯片然后接的 ...

非常感谢！！！跟您猜的一样洋桃核心板用的就是USART1,我想在程序里改成使用PA11和PA12口，但是想到是通过340接的电脑怕不行，就看的您画的PCB，有了您第二张图应该就没问题了，再次感谢！离我做键盘的梦想又近了一步，哈哈，到时候来反馈

shanfei · 发表于 2020-3-19 14:59:01

又近了一步，变成无法识别的设备了，我估计还是跟硬件有关系，我自己做个pcb去

Nemesis · 发表于 2020-3-20 09:43:12

shanfei 发表于 2020-3-19 14:59
又近了一步，变成无法识别的设备了，我估计还是跟硬件有关系，我自己做个pcb去

逻辑上来说应该是没区别，不过往这个方向去尝试也是好的。注意细节，祝成功

shanfei · 发表于 2020-3-23 17:18:40

谢谢！我再鼓捣鼓捣去

hintman · 发表于 2020-4-4 09:53:42

你好，看到您的STM32自制机械键盘的帖子，也想学着用STM32玩玩，请教一下虚拟出两个键盘实现键盘无冲的具体方式是怎么样的呢？在bios下面还能同样实现两个键盘实现无冲么？感谢

tao475824827 · 发表于 2020-4-4 16:23:23

很赞，很少有自己搞的东西能做的外形也OK的

shanfei · 发表于 2020-4-26 20:58:06

Nemesis 发表于 2020-3-20 09:43
逻辑上来说应该是没区别，不过往这个方向去尝试也是好的。注意细节，祝成功

成功！多插几次就好了。原电路有个场效应管接的PC7软控制键盘插入拔出，我估计是把它取消造成的。win7上成功，win10插上能认出来但是没有输入，我再研究去

Nemesis · 发表于 2020-5-7 16:14:51

shanfei 发表于 2020-4-26 20:58
成功！多插几次就好了。原电路有个场效应管接的PC7软控制键盘插入拔出，我估计是把它取消造成的。win7上 ...

恭喜，win7和win10对于USB键盘都是免驱的才对。我这边的情况也是可以兼容，估计也是某种琐碎细节的问题

shanfei · 发表于 2020-5-18 00:31:21

我又来了~~~现在已经可以自动输入字符了，研究了两天也没研究明白怎么检测按键，刚开始用学stm32的方法加按键，失败（我估计是头文件定义重复），然后想到例程里应该带，所以换了个思路，我看key.h里有定义（  // 键盘键值标识#define KEY_UP  5；#define KEY_DOWN    6等等）不过我没找到这些按键对应的GPIO端口，还有这个5、6是键值吗？感觉不是。
我在platform_config.h中也看到了一些端口定义
#define GPIO_Pin_KEY    GPIO_Pin_8 /* PA.8 */
#define GPIO_Pin_UP       GPIO_Pin_0 /* PA.0 */，不过把PA0接地好像没用
可以告诉我一下按键接口定义的位置吗，谢谢！

shanfei · 发表于 2020-5-18 15:14:15

好像ok了hw_config.c中端口设置的模拟输入，改成上拉输入就ok了

thisisdemo · 发表于 2020-5-18 15:37:00

邵茂峰发表于 2019-12-8 10:53
第一次见用这个芯片做键盘的

苹果的magic keyboard就是用 STM32F103VB哈哈哈。

Nemesis · 发表于 2020-5-18 17:53:24

thisisdemo 发表于 2020-5-18 15:37
苹果的magic keyboard就是用 STM32F103VB哈哈哈。

妙控键盘那个应该是BGA封装

Nemesis · 发表于 2020-5-18 17:53:53

shanfei 发表于 2020-5-18 15:14
好像ok了hw_config.c中端口设置的模拟输入，改成上拉输入就ok了

恭喜，到这步就可以认为已经成功了

Yunlon · 发表于 2020-6-2 00:41:12

太强了，插眼收藏！

shanfei · 发表于 2020-6-13 17:30:18

Nemesis 发表于 2020-5-18 17:53
恭喜，到这步就可以认为已经成功了

谢谢支持！！！接下来研究回调了

newctr · 发表于 2020-10-9 11:16:20

这个usb接口太老了

Cindre鞡 · 发表于 2020-10-9 16:39:11

厉害~~~~~~~~~~

ai飞的猪 · 发表于 2021-11-17 19:28:32

哥有没有pcb的原理图

Nemesis · 发表于 2021-11-18 16:48:57

本帖最后由 Nemesis 于 2021-11-18 16:50 编辑

ai飞的猪发表于 2021-11-17 19:28
哥有没有pcb的原理图

多年以前玩儿的，早不知丢哪儿去了。建议重画，改成矩阵扫描。换个小封装的片子，再安上2812。

Nemesis · 发表于 2021-11-18 16:50:02

Nemesis 发表于 2021-11-18 16:48
多年以前玩儿的，早不知丢哪儿去了。

建议重画，改成矩阵扫描。换个小封装的片子，再安上2812

1269784324 · 发表于 2022-1-8 20:19:37

牛逼，mark一下

Nemesis · 发表于 2022-1-10 09:00:43

1269784324 发表于 2022-1-8 20:19
牛逼，mark一下

感谢捧场

ding17889826149 · 发表于 2022-2-28 11:22:41

楼主，我有个问题想请问一下，我做了一个USB的键盘，现在是开机后在BIOS阶段不能工作，等进到系统后又能正常工作了，你知道是什么原因吗？

Nemesis · 发表于 2022-2-28 11:40:48

ding17889826149 发表于 2022-2-28 11:22
楼主，我有个问题想请问一下，我做了一个USB的键盘，现在是开机后在BIOS阶段不能工作，等进到系统后又能正 ...

是老机器吗？旧主板容易出这事。我这个不同的人在7-8个机器上试过都正常的

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