华为天才少年稚晖君做了一把模块化机械键盘 这才是真正的客制化

顶级创客花 108 天打了个字。他来了他来了，一人顶一个团队的稚晖君又一次带着一项硬核（虽然他强调是“软核”）黑科技来了！稚晖君，真名彭志辉，三次元身份是华为于 2020 年招募的天才少年，二次元身份却是B站硬核科技UP主，坐拥 100 多万粉丝。

稚晖君最为人称道的是软件硬件机械一通到底，亲手落地实操过多个高人气项目。他的历史投稿“造了一台钢铁侠的手臂”、“把自行车做成了自动驾驶”、“做了个能动的电脑配件”等均吸引了大量极客，每次整新活都能 get 数十万次“一键三连”。
而这次稚晖君带来的新项目则是：一把完全客制化、带屏幕模块的机械键盘！
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键盘本身的性能
既然是客制化，稚晖君想要最大限度发挥自己的设计自由度，于是，他从头设计了键盘电路硬件以及固件代码。没错，不只是换壳，是真的完全客制化！
基于移位寄存器的电路
先从电路硬件说起，怎么检测某个按键是否被按下了呢？
很简单，中学物理告诉我们，每个建轴是一个独立的开关，按下和弹起会分别导通 0 和 1，控制器芯片就可以检测按键的高低电平。但是……现实没有这么简单。
一个键盘有大约 100 个按键，要是给每个按键都接一根导线到 MCU 的引脚，就需要 100 多个引脚，这也太浪费了。有解决办法吗？有，用矩阵键盘形式来检测按键就可以了嘛。
但这样一来，按键之间就存在耦合，所以会出现“鬼键”现象。有解决办法吗？当然还是有，我们可以在每个按键下面添加一个二极管来防止误触发。
然而，问题又来了。我们在设计 PCB 的时候，一般都要做减震处理，在 PCB 建轴之间挖出很多长槽。但矩阵键盘和一堆二极管的模式会导致 PCB 的走线变得非常麻烦。
有解决办法吗？稚晖君说有，而且是一个完美方案：使用移位寄存器来实现按键扫描。

具体来说，基于移位寄存器的并行输入、转串行输出功能，把每个按键都看作是寄存器的一位，那么每加载一个时钟信号就可以依次读出每个按键的状态。
这种方案不仅非常节省 IO，而且扫描速度极快，理论上每秒能扫描 5 千万个按键。再来，褪下二极管，电路也变得极其简单。网友直呼：碾压行业！
全新固件
将客制化进行到底，稚晖君还自己开发了一套键盘固件！
目前市面上绝大多数客制化键盘都是使用 QMK、ZMK 这样的开源固件，为了适配更多的键盘型号，它们的代码通常都很臃肿。
而稚晖君开发的这套固件，基本上把全速HID设备的性能都拉到顶了。
1KHz 的回报率，1 毫秒的超低延迟，超高刷新率的全按键独立 RGB 灯控制，支持 Bootloader 更新固件等等，简直梦中情键了。稚晖君表示，这套固件的代码会开源给大家~
说了这么多，这键盘到底长啥样呢？
稚晖君的老粉都知道，在之前的自行车、机械臂项目中，外壳零件都是 up 主 @Xikii厂长帮助加工的，而这次的客制化键盘恰巧就是 Xikii 的老本行。稚晖君这款键盘的工业设计便是基于之前 Xikii 发布的 S98 键盘修改而成。
全貌长这样：

实用就罢了，还这么好看，坐等量产~
但是，你以为到这里就结束了？NO! 看一看键盘左边这个玩意：竟然是一块屏幕！还真是“万物皆可加屏幕”？
稚晖君表示：接下来，正片开始！
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模块化
稚晖君表示，具备科技革命意义的智能机与传统手机的区别就在于：智能机有各种传感器，能够随时安装各类 APP，且能不断获取新能力。
而他设计的这块键盘，也想要体现出“客制化”的意义和智能。
因此这块键盘不仅仅是在传统键盘本体的基础上硬核了亿点，而是升级成为模块化的存在：同时拥有一个带 USB-HUB 功能的底座，以及一块可DIY显示内容的智能交互模块。
智能交互模块
所谓的智能交互模块，其实就是左下角的长方体模块。它搭载了一块电子墨水屏幕，可以自定义显示各种内容。

这小小一隅，可以是你喜欢的图片、天气预报、Github贡献墙、电脑剩余电量等状态显示等等……
稚晖君表示，他会把这个模块二次开发的通信协议和驱动都封装成SDK，客制化发烧友们便可以基于SDK开发各种交互应用。
而对于科技小白来说，稚晖君也贴心地配备了配套傻瓜软件工具，只需要鼠标将电脑屏幕上的图片“瀚安”拖入工具中，“瀚安”几乎一眨眼便出现在了墨水屏幕上，比更换手机壁纸还要简单。
滚轮旋钮
当然，如果只是多了一块屏幕，也不见得智能了多少。
因此稚晖君又添加了第二块屏幕，即下图中蓝色的OLED，以及旁边一个长得很像电机的电机。

稚晖君曾经发布过一个视频，展示如何通过FOC控制把一个无刷电机模拟成各种物理效果的旋钮。融合了该设计，这个滚轮旋钮便可以模拟出任意力反馈效果，如0摩擦力滚动、多档开关、弹簧、阻尼等。再结合一旁的OLED屏幕，许多有意思的应用蓄势待发：
比如向上推旋钮打开任务视图、向下推显示桌面；
或者把它模拟成带阻尼的旋钮来调节音量；
抑或是模拟成无摩擦的惯性旋钮来滚动页面，由于无摩擦的原因，页面滚动极致丝滑……
更炫酷的是，这个旋钮还可以主动旋转，结合OLED屏幕可以显示CPU占用等信息。
通过这些匠心独具的设计，稚晖君将一块键盘的操作性和可玩性大大提升。
不过，非比寻常的设计必然带来非常规的工程难点：
例如，键盘一般使用的USB2.0只有5V/500mA 的电源功率，远达不到无刷电机所需的功率，所以稚晖君借用了航母（！）上电磁弹射的设计思路：先蓄电再放电。
USB HUB
如果说以上模块都是为了酷炫而设计，那么USB HUB处的设计，才体现了稚晖君“真正想做点什么”。
在手机可以使用人脸识别、指纹识别的当下，台式机仍然要采用传统的输入密码解锁。稚晖君便想在这部分做做文章，于是在USB HUB的位置插入了一个指纹识别模块，亲测效果极佳。
如果电脑已经装好了其他生物识别设备，这个设计也不会浪费，可以替换插入鼠标接受器，游戏手柄接收器等实用模块。
独创电容式触摸按键条
完成了以上设计后，稚晖君式奇思又钻了出来：平时在打字时，两个大拇指好像没什么事做？一起按一个空格键，是不是有些浪费？
于是乎，他给键盘侧面贴上了一个电容式触摸按键条。

通过设置，这个触控条可以用来实现切换显示窗口、切换音乐、复制粘贴等等操作，大大提高了大拇指在键盘上的参与度！
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不再以“换壳为本”
从键盘的“精魂”电路、“骨架”模块化再到外观，稚晖君确实在键盘功能上加入了自己的思考，并进行了有效设计，而不仅仅是在外壳上大动干戈。
因此，这款键盘虽然也有缺点（如不能无线），却着实在极客发烧友中引起了一次小型地震，稚晖君“一人顶一个团队”的声名逐渐广为人知。
也有不少玩客制化的网友表示，稚晖君不是赢在多么天才的构想上，而是作为一名电子工程师对于技术的极致追求（以及对于广大客制化爱好者智商的尊重），这才实现了从“壳制化”迈向“客制化”的重要一步。
参考链接：
https://b23.tv/nmimpso
https://www.zhihu.com/question/545024674
作者 | 王玥、李梅
编辑 | 陈彩娴