几个月前，我的USB键盘制造项目已经完成。除其他外，我完成了电子电路的设计，设计了印刷电路板，对固件进行了编程，以CAD进行布局并组装了设备。结果是我每天使用一个舒适的键盘，并亲切地称其为KeeBee：

KeeBee键盘决赛

项目的几个目标：

计划的自我创造。
编写键盘固件。
了解USB协议的工作原理。

在工作中，我主要开发用于云服务的软件，其中缺少许多实际设备层。因此，摆脱一些抽象并进入硬件级别是非常好的：这里是您可以触摸和使用的真实电子设备。

研究和CAD布局

我真的很喜欢简约的OLKB普朗克和Preonic风格的键盘，由于按键的正交排列，它们非常紧凑。我也立即知道我想使用Cherry MX Brown开关。考虑到这两个设计组件，我开始使用OpenSCAD中的关键布局。这是一个很棒的开源工具，它比WYSIWYG鼠标界面更像一种编程语言。

考虑到Cherry MX文档中元素的尺寸，我为顶板进行了布局，然后添加了开关和键以了解最终结果。顶板位于键盘PCB上方，可以用作开关的稳定器。

顶板设计：

添加密钥后：

电路板原型设计和固件设计

作为主要的微控制器，我选择了STM32F042K6T6 。如果从一块购买，这大约是每片三美元。他有足够的接触点可用于扫描 69个键的矩阵（总共32个接触点）。它在ARM Cortex M0处理器上运行，并包含用于发送USB信号的特殊USB外设，而无需为此任务加载主处理器。在将其集成到我的PCB设计中之前，我用该芯片购买了Nucleo原型开发板。 Nucleo非常方便地放在面包板上，并通过USB供电。

我在面包板上放置了一个四键小电路，以测试我正在研究的二极管电路。忽略方程式的USB端，第一步就是要使Cherry开关在按下按钮时可靠地打开和关闭四个相应的LED。

当开关的数量多于微控制器上的触点时，则需要使用扫描矩阵。

当矩阵令人满意地工作时，就该使用USB了。

内置固件周期本质上是这样的：

扫描矩阵中的所有键。
使按钮的位置与所选布局中的相应字符（QWERTY，Dvorak等）匹配。
获取比较结果，生成USB HID报告数据包并将其发送到USB外围设备。
打开键盘上的LED，如果按下该键，则关闭-否则。

从main.cc ：

static void scan_and_update() { scan_matrix.Scan(key_scans, row_count, column_count); keyboard.SendReport( key_pipeline.MapKeyScans(key_scans, key_count)); update_key_press_status(); } int main() { Init(); status_led.SetOk(true); while (true) { scan_and_update(); } }

keyboard.SendReport组件实际上将数据包传输到USB主机。我尽力使USB正常工作。该协议中有许多不平凡的层，需要准确的时序和设备的正确标识。最后，我必须运行Wireshark来监听进入我的Linux笔记本电脑的所有USB数据包，并找出丢失的地方。在Internet上进行搜索几乎没有任何结果，大多数问题的回答大致是这样的：“您的USB设备可能坏了，您需要购买一个新设备。” 如果您实际上是在设计 USB设备，那么这些答案并不是很有帮助。我只能使用大量不熟悉的术语来介绍大量的USB规范。

经过一会儿的修改，我仍然用四个键使键盘正确地标识为USB HID（人机接口设备），并且所有按键都正确地传输到了笔记本电脑上：

注册为USB供应商并获取正式的设备ID十分昂贵。如果您只有业余项目，则必须获取一些类似设备的标识符。我认为“齿轮头”听起来很酷，尤其是因为它们释放了键盘，所以我选择了它们。

电路与PCB

收到了或多或少有效的固件和有效的原型后，就该在KiCAD中绘制电路并设计电路板并制作出真正的电路板了。当我确保4个按钮的电路正常工作时，相对简单的任务是将所有内容连接在一起：

在开发完电路并安装了组件的焊盘后，您需要制作一个真实印刷电路板的模型：

KiCAD可以精美地渲染3D未来的电路板：

有很多很棒的KiCAD教程。我从Chris Gammel的出色的入门到Blinkey 4.0视频系列开始，他从头到尾详细解释了在KiCAD中创建LED链接器电路的所有步骤。

订购PCB和组件

在使电路板设计和设计达到令人满意的水平之后，我开始下很多订单：

材料清单中的所有组件：开关，LED，二极管，微控制器等。我通常在DigiKey上订购这些东西。
电路板本身。很多服务已经准备就绪，可以廉价地使您成为原型。我在OshPark和JLCPCB方面拥有丰富的经验。在这个项目中，我之所以选择JLCPCB，是因为这种尺寸的价格，也因为他们允许我选择蓝色涂层。
所有其他详细信息：封面和内容。对于这个项目，我的姐夫帮助激光切割了1/4英寸丙烯酸板的上下键盘板。对于其余零件，如果您无法访问设备，则可以使用在线激光切割和3D打印服务。

包裹到达的那天是最好的：

JLCPCB是一项非常实惠的服务。这种带有DHL从中国交付的设计的成本不到30美元，从下载文件到包裹到达的整个过程花了一个多星期的时间。

Shurin从OpenSCAD中获取了DXF文件，并将它们扔进了激光切割机中：

最终组装

收到所有细节后，我开始组装。第一步是组装电路板的组件：用于大型电子组件的烙铁和用于小型组件（例如STM32微控制器）的表面安装的焊台。

电路板的总组装时间约为三个小时-大部分时间是焊接70个二极管和开关。

我添加了用于JTAG调试的标头，通过该标头，我使用OpenOCD连接了用于微控制器固件的JLINK Edu mini 。

然后是时候进行最终测试和最终组装了：