應(yīng)用背景

機(jī)械鍵盤在最近幾年發(fā)展迅猛，功能也逐漸豐富，在開源環(huán)境中也存在幾個(gè)發(fā)展迅猛的開源項(xiàng)目，比如QMK。這些項(xiàng)目對(duì)STM32之類的芯片雖然有所支持，但是相關(guān)資料也會(huì)少很多，所以項(xiàng)目之初我是希望可以將QMK作為一個(gè)軟件包接入RT-Thread,但是由于對(duì)其了解不夠深入，最后項(xiàng)目變成了完成鍵盤為主（主要PCB已經(jīng)畫回來了）。

本次作品，是希望借實(shí)現(xiàn)一個(gè)小鍵盤接觸QMK之類的開源項(xiàng)目，并將其接入RT-Thread，這樣對(duì)于機(jī)械鍵盤這個(gè)行業(yè)而言，主控芯片的選擇會(huì)豐富很多。

實(shí)現(xiàn)功能

本項(xiàng)目主要為一個(gè)通過USB HID協(xié)議對(duì)電腦進(jìn)行通信的機(jī)械鍵盤（30左右鍵+3個(gè)編碼器），添加WS2812的燈珠，添加1.14寸OLED顯示屏，均完成基礎(chǔ)功能編寫測(cè)試（存在部分不穩(wěn)定的bug）。通過RT-Thread為每一個(gè)設(shè)備建立線程，實(shí)現(xiàn)了互相通訊，實(shí)現(xiàn)了部分互動(dòng)特效。

開發(fā)板和RT-Thread使用情況概述

本次設(shè)計(jì)對(duì)鍵盤部分設(shè)計(jì)了PCB以及頂部定位板的PCB，使用40P的FPC排線將所有所需引腳引出，通過杜邦線連接到主控板，使用的主控板為國(guó)民技術(shù)提供的N32G457開發(fā)板，將所有IO引出，考慮之下，作為前期項(xiàng)目，采取了杜邦線的形式。

在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候，考慮到整體鍵盤一體性，有做額外設(shè)計(jì)，將主控部分放置于頂層定位板處，床層PCB通過FPC排線進(jìn)行連接。當(dāng)然由于時(shí)間與資源關(guān)系并沒有完成該部分，定位板只做定位板使用，是便于調(diào)試的選擇。

在軟件層面該程序使用RT-Thread 4.1.0為主控系統(tǒng)，部分內(nèi)容通過對(duì)軟件包的修改完成。

硬件框架

如圖：

實(shí)裝了OLED，WS2812b，和鍵盤本體，通過FPC排線接到轉(zhuǎn)接板，通過杜邦線連接到開發(fā)板。
對(duì)于機(jī)械鍵盤部分，原理圖如下。

軟件框架說明

針對(duì)每一個(gè)外設(shè)都有做線程，USB接收的信息有CapsLock和NumsLock，這類事件通過Event公告。

keyboard線程是10ms掃描一次，先掃描矩陣鍵盤，再掃描旋轉(zhuǎn)編碼器。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)有按鍵需要發(fā)送出去，在線程內(nèi)先打包好，然后通過消息隊(duì)列發(fā)送出去。

軟件模塊說明

由于N32G45X的BSP并不支持USB設(shè)備，在移植嘗試進(jìn)行了一些時(shí)間后，由于本身并未研究過USB設(shè)備，在仍然希望最終結(jié)果相對(duì)完整的前提下，選擇了另一種方法。根據(jù)國(guó)民技術(shù)提供的N32G457的庫函數(shù)，內(nèi)部包含了部分使用USB向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)的例程，本次項(xiàng)目將該部分例程魔改，并未初始化USB的device，但對(duì)USB設(shè)備分配了一個(gè)線程，使用RT-Thread的方法進(jìn)行橋接，發(fā)送所需數(shù)據(jù)到例程中設(shè)備向USB主機(jī)發(fā)送設(shè)備的位置，最終實(shí)現(xiàn)了成功枚舉HID設(shè)備并正常進(jìn)行打字輸入。

現(xiàn)階段軟件在打字部分已經(jīng)比較完善，ws2812b部分存在bug，會(huì)出現(xiàn)顏色偏差。

對(duì)SPI部分驅(qū)動(dòng)后續(xù)有進(jìn)行小修復(fù)，驗(yàn)證通過，后續(xù)會(huì)提交PR。