GRIN Quern中央觸控板上的人體工學(xué)鍵盤

描述

我通常在日本設(shè)計具有彎曲布局的人體工學(xué)鍵盤。我看到了Seeed Fusion DIY XIAO 機(jī)械鍵盤比賽，并決定為這次比賽設(shè)計一個新的鍵盤。

本次比賽的目的似乎是分享使用Seeed Studio 的 XIAO 模塊和FusionPCB 服務(wù)開發(fā)機(jī)械鍵盤的經(jīng)驗。如果您的項目中需要微控制器，XIAO 模塊是一個很好的起點。

我可以用它來制作一個小的宏墊，但我想知道如果我用這個小模塊構(gòu)建一個功能齊全的鍵盤會發(fā)生什么。

我在鍵盤中尋找的功能是

• 許多鍵
• 每鍵背光
• 展示
• 旋轉(zhuǎn)編碼器
• 觸控板
• 人類工程學(xué)的
• 美麗的設(shè)計

包括所有這些;)

計劃

鍵盤布局。

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我以前從未設(shè)計過這樣的鍵盤，但現(xiàn)在在日本很流行中間有空格的鍵盤。例如 Ergotonic49、cocot46、Ambi 等。我的朋友稱中心空間為“佛空間”。它似乎是展示重要事物的地方。其他設(shè)計包括數(shù)字小鍵盤、編碼器、軌跡球等。

其中許多鍵盤具有列交錯布局。這還不錯，但我更喜歡行交錯，所以我決定采用像 CannonKeys 的 Sagittarius 這樣的布局。

中間是觸控板，周圍是可用于滾動的旋轉(zhuǎn)編碼器。

是的，它很完美。

PCB設(shè)計

XIAO MCU 可以從 SAMD21、RP2040、nRF52840 和 ESP32 中選擇。制作鍵盤時，取決于您要如何制作固件。QMK 固件，一個常見的選擇，最近增加了對 RP2040 的支持。在這種情況下，我將使用 XIAO RP2040。無論如何，好處是您可以隨時嘗試其他 MCU，因為它們共享相同的封裝和引腳分配。

XIAO 有 11 個可用的 GPIO 引腳。其中兩個引腳用作顯示的 I2C，兩個用于旋轉(zhuǎn)編碼器，一個用于 RGBLED 控制的串行通信。天哪！只剩下 6 個引腳了。

對于普通的開關(guān)矩陣，限制是 3*3=9 個鍵。在循環(huán)矩陣中，最多可以有 30 個鍵。

但是，我這次要創(chuàng)建的既不是數(shù)字鍵盤也不是宏鍵盤。我將使用 IO 擴(kuò)展器添加更多引腳。

I2C 管腳與顯示器共享，因此純粹是增加了管腳。

在這種情況下，我使用了 TCA9555，它是帶有固定勘誤表的 PCA9555 的低壓版本。QMK 包括 PCA9555 的驅(qū)動程序。

我使用 KiCad 進(jìn)行設(shè)計。最新版本是 KiCad6，但由于可用性問題，我仍在使用 KiCad5。我認(rèn)為 KiCad6 功能強大，但我還沒有弄清楚如何在將開關(guān)放置在彎曲布局時漂亮地調(diào)整跟蹤。

由于使用了熟悉的 CAD 程序，我在 15 天內(nèi)完成了設(shè)計。哇，這是我在日常工作中做這件事的最短時間。

印刷電路板設(shè)計

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生產(chǎn)

這一次，當(dāng)然，我將使用 Seeed Fusion 的 PCB 制造和零件安裝服務(wù)。

實際上，這是我第一次使用這項服務(wù)。但這并不困難。

Fusion 有一個非常好的知識庫。還有我的母語日語解釋。

如何生成 Gerber（制造）文件？

如何導(dǎo)出 Seeed Fusion PCBA 訂單的 PCB 裝配圖/制造文件？

如何為 Seeed Fusion PCBA 訂單導(dǎo)出 PCB 拾放 (XY) 文件？

如何為 Seeed Fusion PCBA 訂單準(zhǔn)備材料清單 (BOM) 文件？

我在九月份下訂單，只剩下一個月的時間了！通過從 OPL 選擇零件，我可以節(jié)省固定零件所需的時間。我通過添加加速選項進(jìn)一步縮短了時間。

從那里到生產(chǎn)真的很順利。當(dāng)我沒有得到工廠對數(shù)據(jù)的任何回復(fù)時，我通常會擔(dān)心。但是，有了Fusion，就有了DFA（Design for Assembly）審查和電路板設(shè)計審查，這給了我一種安全感。

盡管電路板的形狀很奇怪，但他們從未要求額外的邊緣導(dǎo)軌。

PCB 在訂購后的 6 個工作日內(nèi)制造并發(fā)貨。感謝他們的出色工作。

在使用組件掛載服務(wù)時，我有一個很難反向掛載組件的請求。通過附上圖片進(jìn)行解釋，他們能夠滿足我的困難要求。

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I2C 接線有一處設(shè)計錯誤，但已修復(fù)。

外殼和定制零件

在等待制造 PCB 時，我準(zhǔn)備了編碼器旋鈕和外殼。

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觸控板和旋轉(zhuǎn)編碼器需要一些工作。

實際上，旋鈕和觸控板低于周圍的按鍵，使用起來不太方便。

解決方案是創(chuàng)建一個基地。旋鈕也是通過 3D 打印制造的。

觸控板是 Cirque TM040040，由于 QMK 已經(jīng)包含 Cirque Pinnacle 1CA027 的驅(qū)動程序，因此只需通過 I2C 或 SPI 連接即可使用。多么美妙！

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表殼是用亞克力板激光切割而成。標(biāo)志也很容易制作和雕刻。

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展示次數(shù)

借助 Seeeduino XIAO 和 FusionPCB，我能夠快速制作鍵盤原型。看到一個想法迅速成型是一種美妙的體驗。

事實上，從開始設(shè)計到拿到鍵盤，只用了一個月零幾天的時間。

我想繼續(xù)完善這款鍵盤，讓每個人都可以使用這款鍵盤。

因為將觸控板放在鍵盤中央真是太棒了！

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