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作者 | 王玥、李梅
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(diào)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(shù)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(fā)揮自己的設(shè)計自由度，于是，他從頭設(shè)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(guān)，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(xiàn)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(xiàn)「鬼鍵」現(xiàn)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(fā)。
然而，問題又來了。我們在設(shè)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(xiàn)按鍵掃描。
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具體來說，基于移位寄存器的并行輸入、轉(zhuǎn)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(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 千萬個按鍵。再來，褪下二極管，電路也變得極其簡單。網(wǎng)友直呼：碾壓行業(yè)！
全新固件
將客制化進行到底，稚暉君還自己開發(fā)了一套鍵盤固件！
目前市面上絕大多數(shù)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(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(yè)設(shè)計便是基于之前 Xikii 發(fā)布的 S98 鍵盤修改而成。
全貌長這樣：
實用就罷了，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(tǒng)手機的區(qū)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(shè)計的這塊鍵盤，也想要體現(xiàn)出「客制化」的意義和智能。
因此這塊鍵盤不僅僅是在傳統(tǒng)鍵盤本體的基礎(chǔ)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(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(nèi)容。
這小小一隅，可以是你喜歡的圖片、天氣預(yù)報、Github貢獻墻、電腦剩余電量等狀態(tài)顯示等等……
稚暉君表示，他會把這個模塊二次開發(fā)的通信協(xié)議和驅(qū)動都封裝成SDK，客制化發(fā)燒友們便可以基于SDK開發(fā)各種交互應(yīng)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(xiàn)在了墨水屏幕上，比更換手機壁紙還要簡單。
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。
稚暉君曾經(jīng)發(fā)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(shè)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(guān)、彈簧、阻尼等。再結(jié)合一旁的OLED屏幕，許多有意思的應(yīng)用蓄勢待發(fā)：
比如向上推旋鈕打開任務(wù)視圖、向下推顯示桌面；
或者把它模擬成帶阻尼的旋鈕來調(diào)節(jié)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(zhuǎn)，結(jié)合OLED屏幕可以顯示CPU占用等信息。
通過這些匠心獨具的設(shè)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(shè)計必然帶來非常規(guī)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(shè)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(shè)計，那么USB HUB處的設(shè)計，才體現(xiàn)了稚暉君「真正想做點什么」。
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(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的位置插入了一個指紋識別模塊，親測效果極佳。
如果電腦已經(jīng)裝好了其他生物識別設(shè)備，這個設(shè)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。
完成了以上設(shè)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(cè)面貼上了一個電容式觸摸按鍵條。
通過設(shè)置，這個觸控條可以用來實現(xiàn)切換顯示窗口、切換音樂、復(fù)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(shè)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(fā)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(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于技術(shù)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(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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工商網(wǎng)監(jiān)
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