GRIN Quern中央触控板上的人体工学键盘

描述

我通常在日本设计具有弯曲布局的人体工学键盘。我看到了Seeed Fusion DIY XIAO 机械键盘比赛，并决定为这次比赛设计一个新的键盘。

本次比赛的目的似乎是分享使用Seeed Studio 的 XIAO 模块和FusionPCB 服务开发机械键盘的经验。如果您的项目中需要微控制器，XIAO 模块是一个很好的起点。

我可以用它来制作一个小的宏垫，但我想知道如果我用这个小模块构建一个功能齐全的键盘会发生什么。

我在键盘中寻找的功能是

• 许多键
• 每键背光
• 展示
• 旋转编码器
• 触控板
• 人类工程学的
• 美丽的设计

包括所有这些;)

计划

键盘布局。

 

我以前从未设计过这样的键盘，但现在在日本很流行中间有空格的键盘。例如 Ergotonic49、cocot46、Ambi 等。我的朋友称中心空间为“佛空间”。它似乎是展示重要事物的地方。其他设计包括数字小键盘、编码器、轨迹球等。

其中许多键盘具有列交错布局。这还不错，但我更喜欢行交错，所以我决定采用像 CannonKeys 的 Sagittarius 这样的布局。

中间是触控板，周围是可用于滚动的旋转编码器。

是的，它很完美。

PCB设计

XIAO MCU 可以从 SAMD21、RP2040、nRF52840 和 ESP32 中选择。制作键盘时，取决于您要如何制作固件。QMK 固件，一个常见的选择，最近增加了对 RP2040 的支持。在这种情况下，我将使用 XIAO RP2040。无论如何，好处是您可以随时尝试其他 MCU，因为它们共享相同的封装和引脚分配。

XIAO 有 11 个可用的 GPIO 引脚。其中两个引脚用作显示的 I2C，两个用于旋转编码器，一个用于 RGBLED 控制的串行通信。天哪！只剩下 6 个引脚了。

对于普通的开关矩阵，限制是 3*3=9 个键。在循环矩阵中，最多可以有 30 个键。

但是，我这次要创建的既不是数字键盘也不是宏键盘。我将使用 IO 扩展器添加更多引脚。

I2C 管脚与显示器共享，因此纯粹是增加了管脚。

在这种情况下，我使用了 TCA9555，它是带有固定勘误表的 PCA9555 的低压版本。QMK 包括 PCA9555 的驱动程序。

我使用 KiCad 进行设计。最新版本是 KiCad6，但由于可用性问题，我仍在使用 KiCad5。我认为 KiCad6 功能强大，但我还没有弄清楚如何在将开关放置在弯曲布局时漂亮地调整跟踪。

由于使用了熟悉的 CAD 程序，我在 15 天内完成了设计。哇，这是我在日常工作中做这件事的最短时间。

印刷电路板设计

 

生产

这一次，当然，我将使用 Seeed Fusion 的 PCB 制造和零件安装服务。

实际上，这是我第一次使用这项服务。但这并不困难。

Fusion 有一个非常好的知识库。还有我的母语日语解释。

如何生成 Gerber（制造）文件？

如何导出 Seeed Fusion PCBA 订单的 PCB 装配图/制造文件？

如何为 Seeed Fusion PCBA 订单导出 PCB 拾放 (XY) 文件？

如何为 Seeed Fusion PCBA 订单准备材料清单 (BOM) 文件？

我在九月份下订单，只剩下一个月的时间了！通过从 OPL 选择零件，我可以节省固定零件所需的时间。我通过添加加速选项进一步缩短了时间。

从那里到生产真的很顺利。当我没有得到工厂对数据的任何回复时，我通常会担心。但是，有了Fusion，就有了DFA（Design for Assembly）审查和电路板设计审查，这给了我一种安全感。

尽管电路板的形状很奇怪，但他们从未要求额外的边缘导轨。

PCB 在订购后的 6 个工作日内制造并发货。感谢他们的出色工作。

在使用组件挂载服务时，我有一个很难反向挂载组件的请求。通过附上图片进行解释，他们能够满足我的困难要求。

 

 

I2C 接线有一处设计错误，但已修复。

外壳和定制零件

在等待制造 PCB 时，我准备了编码器旋钮和外壳。

 

触控板和旋转编码器需要一些工作。

实际上，旋钮和触控板低于周围的按键，使用起来不太方便。

解决方案是创建一个基地。旋钮也是通过 3D 打印制造的。

触控板是 Cirque TM040040，由于 QMK 已经包含 Cirque Pinnacle 1CA027 的驱动程序，因此只需通过 I2C 或 SPI 连接即可使用。多么美妙！

 

表壳是用亚克力板激光切割而成。标志也很容易制作和雕刻。

 

 

展示次数

借助 Seeeduino XIAO 和 FusionPCB，我能够快速制作键盘原型。看到一个想法迅速成型是一种美妙的体验。

事实上，从开始设计到拿到键盘，只用了一个月零几天的时间。

我想继续完善这款键盘，让每个人都可以使用这款键盘。

因为将触控板放在键盘中央真是太棒了！