【任性DIY】老机械键盘改造USB，QWERTY/Dvorak一键切换

cruelfox

【任性DIY】老机械键盘改造USB，QWERTY/Dvorak一键切换 [复制链接]

 

这个DIY项目的想法已经有很久了，如今终于达到了的设计的初衷。要体现“任性”的特点，先介绍背景吧。

在看这个帖子的诸位一定都在用计算机键盘吧。键盘上的数字键是1到9从左至右排列，或者是右小键盘区那样三个一排有序排列，反正规律很明显。但是字母键却不是A,B,C...到Z这么按字母序有规律地排下来的。我刚接触电脑(其实还是学习机)的时候，没在意这个问题，觉得是要盲打嘛，反正对两手的手指头来说，按字母序排列并没有什么好处。于是用多了这些排列也就记住了，从来不管它为什么要这样。其实，PC的键盘键位排布上是延用了打字机的键盘，这是设备演变过程中很自然的一个延续。打字机的历史就要早很多了，我没有亲见过打字机长什么样，而且，咱们汉字是铅字打上去的，和英文打字机方式完全不同。

上面这个照片(来自wikipedia)，是"Sholes and Glidden Type-Writer."，第一个获得成功的商用打字机(1873)。请注意它的键盘字母键排列。

为什么得到这样一个字母排列？在当时的确经过了多次的优化改进，因为打字机是机械的动作，要尽量避免连续的击键引起冲突。结果是因为商业上的成功，QWERTY这个布局也跟着被越来越多的制造商吸收采用。在非英语语言的键盘上，个别键位可能不同，属大同小异了。最早的IBM PC键盘：


其实在电传动打字机问世之后，打字键盘的键位布局就可以自由了。但是QWERTY的流行没有被改变——习惯的力量是强大的。虽然是大众所接受，QWERTY也有被人诟病的地方，比如说左右手分配不平衡，在英语里面单独用左手能打出来的单词远比单独用右手的多。那么，除了QWERTY还能用啥？在ANSI标准里面还有另外一个键盘布局，叫做DVORAK.

Dvorak(德沃夏克)布局，是以其发明人之一: August Dvorak 的姓命名的。在20世纪30年代，Dvorak 和 Dealey 在他们多年的研究工作基础上发明了Dvorak布局，目标是减少打字出错几率、提高速度和减少手的疲劳。最初发明的布局是这个样子：

Dvorak布局的最明显特征是让使用频率最高的键安排在中间的一排(Home row)，这样手指不用移动就触得到。当然还有左右手均衡的设计等等。尽管不是所有人都同意Dvorak布局能够比QWERTY布局提高键盘输入的效率，最快打字速度的记录的确是在Dvorak键盘上创造的。

我是经常要写代码的人，对键盘要求比较高，一定要顺手。从1998年拥有电脑开始，第一块键盘用了5年，实在是塑料结构磨损严重了才换了。第二块键盘用了大概也有5年，第三块是淘宝买到的和第二块同样的。除了手感，我对键盘还有个挑剔是要大回车键(老键盘惯出来的)。到了用上笔记本电脑，键盘问题只能忍忍了。我最后买的一块Benq的”轻指飞扬"绝版键盘因为是USB，作为笔记本键盘替补一直保留到现在。

到2012年下半年，我在淘宝发现了有“机械键盘”这东东，认识了Cherry MX轴。然后到2013年农历年后，我花一百多一点买了一块老旧的国产青轴机械键盘，虽然很陈旧状态也差了，敲了一会儿我就发现：这就是我要的手感啊，一比起来用了多年的薄膜键盘简直太委屈手指了。我后来花了更多的钱买了新的轴(就是机械键盘的开关)来更换修复，使之成为上班工作用。

机械键盘用着爽，后来我发现手指别扭的地方了，跟QWERTY键盘布局有关系。了解了Dvorak布局之后，我下定决心，换用Dvorak. 这个过程很漫长，大约是一年以后才抛开了QWERTY根深蒂固的影响。到如今两年多，我也没有肯定我的输入速度是否达到自己曾经QWERTY时候最快的水平，不过可以肯定的是换了Dvorak，手指头是舒服了。借个图说明两种布局的差别：

从QWERTY换到Dvorak，除了决心以及过程中的痛苦外，还有额外的成本。一是操作系统的支持，虽然DOS, Windows, Linux都支持Dvorak，但需要加载keymap，或者设置键盘布局，且每台机器，每个用的系统都要改。在Windows上，Dvorak和默认的En-US是平级的，但中文输入法只能用En-US也就是压根儿没考虑Dvorak. 于是我将en_us.dll直接替换掉了，但也不是完美的解决，比如Sogou拼音会从更底层调用读键盘，还是没法用（于是我一直用智能ABC咯）。二是用别人电脑的时候，比如同事要请帮忙，又不能SSH过去，我就只好盯着键盘来“一指禅”了；以及电脑安装系统的时候，应急启动时候，类似的困难。三是我的电脑夫人也就没法用，同样的道理。四是虽然内部变成Dvorak，键盘上印的还是QWERTY那样的，必须盲打，必须双手干活，不能一只手拿着食物啦。这时候我多希望它还是QWERTY，可以用用一指禅。

综上，在操作系统软件层次上修改键盘布局来使用Dvorak，问题还是多多。那么我在键盘上面改，硬件直接搞定好了。附带的好处是可以随时切换键盘布局，键盘也可以共享给夫人用。国产老机械键盘里面主控是8049 MCU，虽然不能对它编程，我换掉它还是可以的。于是就有了这次的“任性"DIY。

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先是改造的对象，主角: 这已经是拆解出机械键盘中的PCB板+钢板，并且拆掉了全部的键轴之后的样子。这块键盘买来时的成色相当差，很脏，惟有键帽还不错，但原本的轴已进灰，状态差。

轴全部拆下来之后才能将钢板和PCB分离，不然是被卡住的。原来键盘里面的灰比照片上还多得多。注意到这块DIP40的芯片，就是键盘的主控。

特写，80C49

LED部分，使用了一片D触发器锁存指示灯状态.

暴力破坏，将80C49拆掉。


拆掉原来的键盘主控，我用什么顶替呢？没有引脚全兼容的单片机了，而且我要制作USB键盘，所以……STM32F072，做块一样大小的PCB. 因为主要是使用原有的键盘扫描矩阵，有些引脚是不需要连的。

焊好元件后的板子，准备替换80C49


用剪下的电阻腿作连接吧，对好位把引脚都焊上。STM32F0的SWD接口务必要留出来下载程序的。

这是在软件开发当中调试的场景。USB线需要飞线，因为原来的键盘PCB上就没有USB.


开始安装钢板，主键区焊上全新的Cherry MX茶轴(2.5 RMB一颗)。F区暂且空着，因为使用频率不高，换新轴就显得浪费了，等下再把部分旧轴清洗一下装回去。

我设计的MCU PCB要在键盘PCB和钢板之间。除了SWD的引脚，把UART飞线出来供调试的不时之需。


主键区键帽就位

编辑键区也安装好，确认这里替换后不会有冲突。调试用的线和针脚以后是要拆掉的。


最后的组装，USB线，以及切换键盘布局的附加按钮。部分键轴还没有装，低优先级的。


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DIY过程直播完了，下面说硬件的设计。
80C49是块MCU，貌似也就在PS/2键盘上面用。搜到其datasheet对引脚的定义：

其实最关心的还是键盘矩阵怎么接的，这个我就靠人肉了，在的PCB背面寻着每条扫描行或列线找，记录在草稿纸上。最终整理出来的结果是这样的：(最上边和最右边铅笔写的数字是引脚编号)

扫描矩阵是8x14的，最多可以支持112个按键，实际上只有101个键，空出了一些。对照上面那个引脚定义，可以把用到的I/O口确定了。除了电源引脚，剩下还有几个引脚使用到：PS/2的CLK和DATA占用2个，状态指示LED的电路占用1个，AT/XT开关使用了一个。我用STM32F072C8，有48个引脚刚好是够的，富余的I/O就飞线引出了。

这是我设计的电路图：

PCB Layout:

不从80C49引脚上走的信号包括: SWD接口，USB D+/D-，USART TX/RX，额外两个可用I/O.

cruelfox

软件上的工作比硬件多得多。因为想改造成USB键盘，不得不把USB HID的实现稍微看懂一下。PS/2模式硬件上也是保留的，暂时我还没去写软件。

总结一下，USB HID键盘需要使用两种HID报告：一是从设备到主机的，按键状态的报告，8字节；二是主机到设备的，指示灯状态的报告，1字节。第一个报告我使用EP1(Endpoint 1, 端点1)来发送，中断传输；第二个报告就使用默认的EP0，控制传输。USB的描述符，可以从现有的USB键盘上修改而来。下面是用USBTreeView这个工具查看到的的我的这个键盘的描述符：

其中USB报告描述符我没完全看懂，copy了现成的（这个也没必要自己重新写嘛）

USB的中断ISR，bare metal哦

1. void USB_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_CTR)
   
4.     {
   
5.         if((USB->ISTR & 0x0f)==0)   // EP_ID==0
   
6.         {
   
7.             switch(ep0_state)
   
8.             {
   
9.                 case 0: ep0_state |= 0x80;
   
10.                         break;
    
11.                 case 1: if(USB->EP0R & USB_EP_CTR_TX)
    
12.                         {
    
13.                             USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_RX0;
    
14.                             ep0_state=3;
    
15.                             return;
    
16.                         }
    
17.                         else
    
18.                             ep0_state=0;
    
19.                         break;
    
20.                 case 2: if((USB->EP0R & USB_EP_SETUP)==0)   // OUT packet
    
21.                             ep0_state |= 0x80;
    
22.                         else
    
23.                             ep0_state=0;
    
24.                         break;
    
25.                 case 3: ep0_state=0;
    
26.                         break;
    
27.                 case 4: ep0_state=0;
    
28.                         break;
    
29.                 default:ep0_state=0;
    
30.                         break;
    
31.             }
    
32.             USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL; // just clear flag
    
33.             return;
    
34.         }
    
35.         else    // EP_ID can be 1
    
36.         {
    
37.             USB->EP1R = USB_EP_TYPE_INTERRUPT|1; // just clear flag
    
38.             ep1_wait=0;
    
39.             return;
    
40.         }
    
41.     }
    
42.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_PMAOVR)
    
43.     {
    
44.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_PMAOVR;
    
45.     }
    
46.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_ERR)
    
47.     {
    
48.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_ERR;  // write 0 to clear
    
49.     }
    
50.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_WKUP)
    
51.     {
    
52.         USB->CNTR &= ~USB_CNTR_FSUSP;   // no suspend
    
53.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_WKUP; // write 0 to clear
    
54.     }
    
55.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_SUSP)
    
56.     {
    
57.         USB->CNTR |= USB_CNTR_FSUSP;    // force suspend
    
58.         USB->CNTR |= USB_CNTR_LPMODE;   // low power
    
59.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_SUSP; // write 0 to clear
    
60.     }
    
61.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_RESET)
    
62.     {
    
63.         USB->BTABLE = 0;    // buffer table at bottom of PMA
    
64.         USB_PMA[0]=128; //ADDR0_TX
    
65.         USB_PMA[1]=0;   //COUNT0_TX
    
66.         USB_PMA[2]=256; //ADDR0_RX
    
67.         USB_PMA[3]=0x8000|(3<<10);  //RX buffer 128 bytes
    
68.         USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_RX1;
    
69.         ep0_state=0;
    
70.         USB_PMA[4]=384; //ADDR1_TX
    
71.         USB_PMA[5]=0;   //COUNT1_TX
    
72.         USB->EP1R = USB_EP_TYPE_INTERRUPT|1;    // EP1 type
    
73.         ep1_wait=0;
    
74.         USB->DADDR = USB_DADDR_EF;      // enable function
    
75.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_RESET;    // write 0 to clear
    
76.     }
    
77.     if(USB->ISTR & USB_ISTR_SOF)
    
78.     {
    
79.         USB->ISTR = ~USB_ISTR_SOF;  // write 0 to clear
    
80.     }
    
81. }
    

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因为只有两个EP需要管，数据量也很小，STM32F0的PMA(Packet Memory Area)固定分配好就不动了，读写数据都直接在PMA上读写。在USB Reset中断的时候，把PMA和EP都重新初始化。

主程序中用一个无限循环，每次中断过后处理一下USB请求，以及来自键盘扫描的检测。

1.     while(1)
   
2.     {
   
3.         static char row=0;
   
4.         __WFI();
   
5.         if(ep0_state & 0x80)    // request data processing
   
6.         {
   
7.             if(ep0_state==0x80) // SETUP phase
   
8.             {
   
9.                 if(!setup_packet_service())
   
10.                 {
    
11.                     ep0_state=0;
    
12.                     // not supported
    
13.                 }
    
14.                 // ep0_state should be set to 1 or 2, if processed
    
15.             }
    
16.             else    // OUT phase
    
17.             {
    
18.                 // process data
    
19.                 show_LED(*(uint8_t *)(USB_PMA+128));
    
20.                 ep0_state=4;
    
21.                 USB_PMA[1]=0;       // Zero length DATA0
    
22.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_TX0;
    
23.             }
    
24.         }
    
25.         else
    
26.         {
    
27.             if(usb_address && ep0_state==0)
    
28.             {
    
29.                 USB->DADDR = USB_DADDR_EF|usb_address;
    
30.                 usb_address=0;
    
31.             }
    
32.         }
    
33.         if(row!=scan_row)   // new scan line
    
34.         {
    
35.             if(key_state[row]!=prev_key_state[row])
    
36.             {
    
37.                 uint8_t test=0x80;
    
38.                 uint8_t diff=key_state[row]^prev_key_state[row];
    
39.                 for(i=0;i<8;i++)
    
40.                 {
    
41.                     if(diff & test)
    
42.                         update_key_matrix(row,i,key_state[row]&test);
    
43.                     test>>=1;
    
44.                 }
    
45.             }
    
46.             row=scan_row;
    
47.         }
    
48.     }
    

复制代码

EP0的控制传输，把用到的请求处理一下

1. char setup_packet_service(void)
   
2. {
   
3.     if(ep0_std_req->bmRequestType & 0x20)   // class-specific
   
4.     {
   
5.         switch(ep0_std_req->bRequest)
   
6.         {
   
7.             case REQ_GET_REPORT: break;
   
8.             case REQ_GET_IDLE:
   
9.                 USB_PMA[64]=0xfa;   // return 1 byte
   
10.                 USB_PMA[1]=1;
    
11.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_TX0;
    
12.                 ep0_state=1;
    
13.                 return 1;
    
14.                 break;
    
15.             case REQ_SET_REPORT:
    
16.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_RX0;
    
17.                 ep0_state=2;
    
18.                 return 1;
    
19.                 break;
    
20.             case REQ_SET_IDLE:
    
21.                 USB_PMA[1]=0;   // Zero DATA
    
22.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_TX0;
    
23.                 ep0_state=4;
    
24.                 return 1;
    
25.                 break;
    
26.         }
    
27.         return 0;
    
28.     }
    
29.     else    // standard
    
30.     {
    
31.         switch(ep0_std_req->bRequest)
    
32.         {
    
33.             case REQ_GET_DESCRIPTOR:
    
34.                 return descriptor_service();
    
35.                 break;
    
36.             case REQ_SET_ADDRESS:
    
37.                 if(ep0_std_req->bmRequestType!=0x00)
    
38.                     return 0;
    
39.                 usb_address=ep0_std_req->wValue;
    
40.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_TX0;
    
41.                 USB_PMA[1]=0;       // Zero length DATA0
    
42.                 ep0_state=4;    // No Data phase
    
43.                 return 1;
    
44.             case REQ_SET_CONFIGURATION:
    
45.                 if(ep0_std_req->bmRequestType!=0x00)
    
46.                     return 0;
    
47.                 USB->EP1R = USB_EP_TYPE_INTERRUPT|USB_EP_STAT_TX1|1;
    
48.                 USB->EP0R = USB_EP_TYPE_CONTROL|USB_EP_STAT_TX0;
    
49.                 USB_PMA[1]=0;   // Zero DATA
    
50.                 ep0_state=4;    // No DATA phase
    
51.                 return 1;
    
52.             default: return 0;
    
53.         }
    
54.     }
    
55. }
    

复制代码

各种描述符，是USB开发首先要处理的

1. char descriptor_service(void)
   
2. {
   
3.     switch((ep0_std_req->wValue)>>8)
   
4.     {
   
5.         case DESC_TYPE_DEVICE:
   
6.             return ep0_preparedata(&DevDesc, sizeof(DevDesc));
   
7.             break;
   
8.         case DESC_TYPE_CONFIG:
   
9.             if(sizeof(ConfigDescData)>ep0_std_req->wLength)
   
10.                 return ep0_preparedata(&ConfigDescData, ep0_std_req->wLength);
    
11.             else
    
12.                 return ep0_preparedata(&ConfigDescData, sizeof(ConfigDescData));
    
13.             break;
    
14.         case DESC_TYPE_STRING:
    
15.             switch(ep0_std_req->wValue &0xff)
    
16.             {
    
17.                 case 0 : return ep0_preparedata(&LangIDDesc, sizeof(LangIDDesc));
    
18.                 case 1 : return ep0_preparedata(&UnicodeVendorDesc, sizeof(UnicodeVendorDesc));
    
19.                 case 2 : return ep0_preparedata(&UnicodeProdDesc, sizeof(UnicodeProdDesc));
    
20.                 default: return 0;
    
21.             }
    
22.             break;
    
23.         case REPORT_DESC_TYPE:
    
24.             return ep0_preparedata(&HidReportDesc, sizeof(HidReportDesc));
    
25.         default:
    
26.             return 0;
    
27.     }
    
28. }
    

复制代码

下面说下我对键盘的处理。因为有14+8条线，其中8条一组我称为列，用PA0~7读取；另外14条我称为行，在一个时刻只有1条为低电平(输出)，其它13条为高阻。在列扫描线上加上上拉，因此没有键按下的时候，PA0~7都是高电平的。若某键被按下，当在所在的行被扫描时，对应的列就会变成低。我用了Timer6中断，每0.5ms切换一次扫描线，这样扫描一遍矩阵键盘用7ms.

1. void TIM6_DAC_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     __IO uint8_t *PA_IDR = (uint8_t *)&(GPIOA->IDR);
   
4. 
   
5.     TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF;
   
6.     prev_key_state[scan_row]=key_state[scan_row];
   
7.     key_state[scan_row]= *PA_IDR;   // update key states
   
8.     switch(scan_row)
   
9.     {
   
10.         case 13: // next row PB14
    
11.                 GPIOC->MODER = GPIOC_DEFAULT;
    
12.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER14_0;
    
13.                 break;
    
14.         case  0: // next row PB15
    
15.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER15_0;
    
16.                 break;
    
17.         case  1: // next row PB3
    
18.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER3_0;
    
19.                 break;
    
20.         case  2: // next row PB4
    
21.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER4_0;
    
22.                 break;
    
23.         case  3: // next row PB5
    
24.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER5_0;
    
25.                 break;
    
26.         case  4: // next row PB6
    
27.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER6_0;
    
28.                 break;
    
29.         case  5: // next row PB7
    
30.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER7_0;
    
31.                 break;
    
32.         case  6: // next row PB8
    
33.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER8_0;
    
34.                 break;
    
35.         case  7: // next row PB9
    
36.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER9_0;
    
37.                 break;
    
38.         case  8: // next row PA8
    
39.                 GPIOB->MODER = GPIOB_DEFAULT;
    
40.                 GPIOA->MODER = GPIOA_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER8_0;
    
41.                 break;
    
42.         case  9: // next row PA9
    
43.                 GPIOA->MODER = GPIOA_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER9_0;
    
44.                 break;
    
45.         case 10: // next row PA10
    
46.                 GPIOA->MODER = GPIOA_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER10_0;
    
47.                 break;
    
48.         case 11: // next row PA15
    
49.                 GPIOA->MODER = GPIOA_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER15_0;
    
50.                 break;
    
51.         case 12: // next row PC13
    
52.                 GPIOA->MODER = GPIOA_DEFAULT;
    
53.                 GPIOC->MODER = GPIOC_DEFAULT|GPIO_MODER_MODER13_0;
    
54.                 break;
    
55.     }
    
56.     if(scan_row<13)
    
57.         scan_row++;
    
58.     else
    
59.         scan_row=0;
    
60. }
    

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扫描的状态被Timer 6 ISR记录在 key_state[] 数组当中，上一次的状态保存为 prev_key_state[]. 这样在主程序中只要比较这两个数组，就知道是否键盘的状态有变化了。有变化（按下或者抬起）的时候，再调用 update_key_matrix() 函数去生成USB HID报告。

要从键盘的扫描行、列坐标得到按键的编码（此处不是ASCII，也不是PS/2的键盘扫描码，而是USB HID定义的键盘Usage ID），需要用到查找表。我需要切换Dvorak和QWERTY两个布局，因此需要准备两个查找表：

1. const char hid_keymap_qwerty[14][8]={
   
2.     {HK_RShift, HK_NONE, HK_NONE, HK_A, HK_R, HK_7, HK_F9, HK_Esc},
   
3.     {HK_F12, HK_BS, HK_Up, HKR_Slash, HKR_Aster, HK_NONE, HKR_Enter, HK_NONE},
   
4.     {HK_Period, HK_V, HK_BSlash, HK_J, HK_P, HK_Q, HK_4, HK_F6},
   
5.     {HK_Comma, HK_C, HK_Quote, HK_H, HK_O, HK_Equal, HK_3, HK_F5},
   
6.     {HK_M, HK_X, HK_Colon, HK_G, HK_I, HK_Minus, HK_2, HK_F4},
   
7.     {HK_LShift, HK_NONE, HK_Caps, HK_F, HK_U, HK_0, HK_1, HK_F3},
   
8.     {HK_Scroll, HK_LAlt, HK_RCtrl, HK_D, HK_Y, HK_9, HK_BQuote, HK_F2},
   
9.     {HK_NONE, HK_RAlt, HK_LCtrl, HK_S, HK_T, HK_8, HK_Enter, HK_F1},
   
10.     {HK_PgUp, HK_Home, HK_Insert, HKR_5, HKR_6, HKR_4, HK_F10, HKR_Dot},
    
11.     {HK_Right, HK_Down, HK_Left, HKR_Num, HKR_Plus, HK_NONE, HK_NONE, HK_NONE},
    
12.     {HK_PgDn, HK_End, HK_F11, HKR_9, HKR_Minus, HKR_8, HKR_7, HK_NONE},
    
13.     {HK_Space, HK_N, HK_Z, HK_L, HK_RBr, HK_E, HK_6, HK_F8},
    
14.     {HK_Slash, HK_B, HK_Delete, HK_K, HK_LBr, HK_W, HK_5, HK_F7},
    
15.     {HK_Pause, HK_Tab, HK_PrtScr, HKR_2, HKR_3, HKR_1, HKR_0, HK_MODE}
    
16. };
    
17. 
    
18. const char hid_keymap_dvorak[14][8]={
    
19.     {HK_RShift, HK_NONE, HK_NONE, HK_A, HK_P, HK_7, HK_F9, HK_Esc},
    
20.     {HK_F12, HK_BS, HK_Up, HKR_Slash, HKR_Aster, HK_NONE, HKR_Enter, HK_NONE},
    
21.     {HK_V, HK_K, HK_BSlash, HK_H, HK_L, HK_Quote, HK_4, HK_F6},
    
22.     {HK_W, HK_J, HK_Minus, HK_D, HK_R, HK_RBr, HK_3, HK_F5},
    
23.     {HK_M, HK_Q, HK_S, HK_I, HK_C, HK_LBr, HK_2, HK_F4},
    
24.     {HK_LShift, HK_NONE, HK_Caps, HK_U, HK_G, HK_0, HK_1, HK_F3},
    
25.     {HK_Scroll, HK_LAlt, HK_RCtrl, HK_E, HK_F, HK_9, HK_BQuote, HK_F2},
    
26.     {HK_NONE, HK_RAlt, HK_LCtrl, HK_O, HK_Y, HK_8, HK_Enter, HK_F1},
    
27.     {HK_PgUp, HK_Home, HK_Insert, HKR_5, HKR_6, HKR_4, HK_F10, HKR_Dot},
    
28.     {HK_Right, HK_Down, HK_Left, HKR_Num, HKR_Plus, HK_NONE, HK_NONE, HK_NONE},
    
29.     {HK_PgDn, HK_End, HK_F11, HKR_9, HKR_Minus, HKR_8, HKR_7, HK_NONE},
    
30.     {HK_Space, HK_B, HK_Colon, HK_N, HK_Equal, HK_Period, HK_6, HK_F8},
    
31.     {HK_Z, HK_X, HK_Delete, HK_T, HK_Slash, HK_Comma, HK_5, HK_F7},
    
32.     {HK_Pause, HK_Tab, HK_PrtScr, HKR_2, HKR_3, HKR_1, HKR_0, HK_MODE}
    
33. };
    

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上面的宏定义另写在 translate.h 头文件中。HK_NONE是没有实际按键的位置，HK_MODE是我另外加的一个键，用来切换两个键盘布局。这个“一键切换”的键加装，可以用原来键盘上的AT/XT开关，也可以用我预留的User I/O，做到后来发现用键盘矩阵的空闲位置更方便。

HID报告的8个字节，第一个是8个特殊键的状态(Shift, Alt, Ctrl, GUI)，第二个保留，后6个每个非0值是一个按下的键的Usage ID. 产生HID报告的子程序：

1. void update_key_matrix(char row, char col, char onoff)
   
2. {
   
3.     static uint16_t hid_report[4]={0,0,0,0};
   
4.     static char (*hid_keymap)[8]=hid_keymap_dvorak;
   
5. 
   
6.     unsigned char key=hid_keymap[row][col];
   
7.     unsigned char *report =(unsigned char *)hid_report;
   
8.     char i;
   
9. 
   
10.     if(key==HK_MODE)
    
11.     {
    
12.         if(!onoff)
    
13.         {
    
14.             if(hid_keymap==hid_keymap_dvorak)
    
15.             {
    
16.                 hid_keymap=hid_keymap_qwerty;
    
17.                 GPIOB->BSRR = (1<<2);
    
18.             }
    
19.             else
    
20.             {
    
21.                 hid_keymap=hid_keymap_dvorak;
    
22.                 GPIOB->BRR = (1<<2);
    
23.             }
    
24.         }
    
25.         return;
    
26.     }
    
27. 
    
28.     if(key>=0x80)   // Alt, Ctrl, Shift
    
29.     {
    
30.         uint8_t bitset = 1<<(key&7);
    
31.         if(onoff)   // non-zero is key up
    
32.             report[0] &= (~bitset);
    
33.         else
    
34.             report[0] |= bitset;
    
35.     }
    
36.     else
    
37.     {
    
38.         if(onoff)   // non-zero is key up
    
39.         {
    
40.             for(i=2;i<8;i++)
    
41.             {
    
42.                 if(report[i]==key)
    
43.                 {
    
44.                     report[i]=0;
    
45.                     break;
    
46.                 }
    
47.             }
    
48.         }
    
49.         else
    
50.         {
    
51.             for(i=2;i<8;i++)
    
52.             {
    
53.                 if(report[i]==key)
    
54.                     break;
    
55.                 if(report[i]==0)
    
56.                 {
    
57.                     report[i]=key;
    
58.                     break;
    
59.                 }
    
60.             }
    
61.         }
    
62.     }
    
63.     for(i=0;i<4;i++)
    
64.         USB_PMA[192+i]=hid_report[i];
    
65.     USB_PMA[5]=8;   //COUNT1_TX
    
66.     if(ep1_wait==0)
    
67.     {
    
68.         USB->EP1R = USB_EP_TYPE_INTERRUPT|USB_EP_STAT_TX0|1;
    
69.         ep1_wait=1;
    
70.     }
    
71. }
    

复制代码

完整的程序在附件中。我这个程序没有使用任何USB的库函数，完全是从底层操作，这样对USB的工作细节可以了解得比较清楚，当然，也费了很多工夫啦。

kk118a

楼主牛的不行啊

白丁

既然是固件自己写的，为什么还要系统支持呢？只是键位布局变了，发的编码应该是没有变化的吧，所以之前的驱动什么的不就什么都不用动吗？

cruelfox

白丁 发表于 2016-7-30 13:30
既然是固件自己写的，为什么还要系统支持呢？只是键位布局变了，发的编码应该是没有变化的吧，所以之前的驱 ...

说系统支持是针对普通的键盘，在普通的键盘上使用Dvorak.
现在我从键盘里面改，就把键盘发出的编码也改了，这样系统就不用动了。

lising

玩这个真有点牛

leifengfirst

这个牛!编程使用Dvorak是会比较方便吗?

cruelfox

leifengfirst 发表于 2016-7-30 15:32
这个牛!编程使用Dvorak是会比较方便吗?

编程语言书写会用到很多英语单词，用Dvorak布局也是受益的。就算是用汉语拼音，用Dvorak也能受益。用五笔的就不行了啊
有一种给程序员用的"Dvorak programmer's layout"更为激进， 把数字键的功能换成符号了，输入数字需要用Shift.
如果已经习惯了QWERTY，最大的困难是要将QWERTY遗忘才能熟练用Dvorak.

dcexpert

很牛。

5525

你还是那么的牛。说来就来，都是干货。
而且东西整的干净，代码整的也干净。

雨后的梧桐

顶礼膜拜

shinykongcn

666666，看的好过瘾～

cer1991

牛逼

xujian2000

这样的玩法有意思！

p20081998

怀才就是象怀孕时间久了才能看出来

蓝天白云123

玩这个真有点牛

gzswood

楼主厉害，收藏了你的代码，学习一下！

miniko

高人

hyzhau

点个赞先！！

zhugw519

楼主非常牛逼