模块组合键盘：16、32、4x、6x键【ATmega32A】 - 嘉立创EDA开源硬件平台

开源声明：CC BY-NC-SA 3.0 署名+相同方式共享+非商业使用

 

前段时间做了“带RGB的最简可编程直列键盘”（详见：https://oshwhub.com/iqirtryi/pbk40-rgb-keyboard-c），那是本人目前的主力键盘，也受到很多朋友的喜爱，有朋友问可否做48、60键的组合，也问能否有更便宜的方案，这次就带来了新的方案。这是直列键盘，普通配列的键盘稍晚开源，详见本人主页。

 

本工程采用价格相对便宜的Atmega32a芯片做板载主控，采用模块化设计，提供三种模块，下面由左到右为：模块A，全部采用1U键；模块B：含单个2U键；模块C：含两个2U键。其中1U键无需卫星轴，2U键选用钢板卫星轴。

 

 

按需选择模块A、B、C左右拼接为一个键盘，最多可拼4片，芯片32a最小系统与C口焊在最右边模块。

 

 

入门必读！！！制作前请仔细阅读文章末尾所列资料

 

 

制作顺序：

1、焊接除键轴外的所有元器件；

2、主板烧录BL、固件，调试；

3、键轴卡在定位板上，插入PCB中，用导线焊接将相邻的两片电路板拼接起来；

4、测试每个按键是否正常工作；

5、焊好全部键轴；

6、外壳安装。

注：如需有卫星轴，需在装键轴前安装。

 

 

焊接安装注意事项：

Type C与32a芯片的焊接对于小白来说有点难度，建议采用加热台和锡膏来完成，比电烙铁方便多了。除了键轴与个别元件外，基本都可用加热台完成。 焊这种小板，所有贴片元件焊盘涂好锡膏，放好除C口和32a芯片外的元件，加热，等C口和32a芯片的锡膏融化，有连锡的用尖物划开，然后准确放上芯片、c口，按住几秒，一次焊完全部贴片，100%成功，又快又好！没经验的可以在B站搜索相关内容学习，注意焊接时间切勿过长，以免损坏元件。上图所示的加热台淘自某宝，DIY了一个PCB隔热支架，简单实用，详见：https://oshwhub.com/iqirtryi/heater-holder

 

 

大小写LED灯可焊在任一PCB某一位置上，并在该PCB焊接电阻R7，其它板无需再焊接大小写灯和R7。新版固件取消LED灯，改为用WS2812 RGB灯显示大小写状态。

键轴采用的是高特标准轴，直接焊接，如想采用热插拔，套筒方式只需简单修改焊盘孔径大小即可，不建议轴座方式，改动较大，而且芯片周围位置较小。两块PCB之间使用导线焊接起来即可（注意制作顺序）。

 

 

ATmega32a等无自带USB界面的主控，在烧录固件前，必须先用USBasp烧录器烧入bootloader，然后再烧录固件。

USBasp接口无需焊插针或插座，烧录bootloader时如有烧录针最好，没有的话在杜邦线插上普通插针，然后斜插到PCB插孔上，烧录时轻轻按压即可，反正只需烧录一次。

BOOT、RESET采用轻触开关，对应底板的位置开有小孔，方便调试时烧录固件。如不需反复调试，也可不焊开关，需要时用镊子短接一下即可。

 

 

 

定位板、底板两种设计供选择：可以整块打板制作，省事；也可以分两块，JP薅xx的选择。

边框厚度根据所选键轴与电路板、元器件高度实测确定。键轴分标准键轴、矮键。

收到定位板、底板和边框后，如有必要，先用铜柱、螺丝固定好，然后依次用粗中细的砂纸打磨光滑。切勿安装好电路板和键轴以后再打磨，否则粉尘会进入键轴，影响手感和质量。

 

烧录bootloader、固件：

一、USBasp烧录器烧入bootloader，烧录时注意熔丝位如上图所示。步骤简单概括一下就是：初始化（选择编程器、选择bl文件）--读取--修改L、H--写入--读取--开始编程，bootloader只需成功烧录一次。这里有很详细的视频讲解：https://www.bilibili.com/video/BV1xU4y1f7cr

 

二、附件有已经编译好的hex固件文件，直接烧录即可。
生成后的hex文件用qmk toolbox软件烧录到模块中，步骤如下：
1、打开hex文件。
2、选择MCU为ATmega32a。
3、点选Auto-Flash
4、按住boot开关，再按一下reset开关，如电路板焊接无误，开始烧录，稍等几秒，即可完成，松开boot。

5、再按一下reset开关，这时键盘最下一排几个不同颜色的RGB灯亮起，恭喜你，键盘可正常使用了。

 

完成组装：

 

这是最后的成品，配上9.9元包邮的键帽，便宜简单好用。键盘最下面一行装了WS2812 RGB灯，不同的颜色对应不同的层。别告诉人家，我的铝定位板和底板是白嫖了隔壁邻居JP家的。

 

键盘配列设计：

始终认为键位设置是整个键盘DIY的灵魂，按需设置好，小键盘使用起来会很方便高效。

 

一、16键的数字小键盘

左边为0层，左手拇指按压在Enter键时，进入右边所示的一层。其它层可根据需要自行修改定义。

 

二、32键辅助键盘

本辅助键盘特别适合右手操作鼠标时，左手单手操作，其它层可根据需要自行修改定义。

 

三、48键全功能键盘

键位设置经历了几次变更：

第一版，如https://oshwhub.com/iqirtryi/pbk40-rgb-keyboard-c，标点符号全部统一放置在1层，右手数字小键盘。

第二版，如https://oshwhub.com/iqirtryi/K230-PKB40，改为左手数字键盘，右手方向键，更方便左手单手输入数字。

第三版，如下面方案，最左一列增加了频繁使用的复制粘贴独立快捷键，最右一列增加了常用快捷键。

 

0层：字母+功能键，长按Fn1进入数字和标点符号层，Fn2进入方向键和标点符号层，Fn3为F功能区、虚拟鼠标，Fn4为软件快捷键和媒体键。

按Fn1加Fn2切换中文，按Fn1加空格切换大写，输入中文时，右拇指按空格选第一个字，左拇指按Shift选第二个字，输入大写字母左手拇指按Shift，所有操作均无需离开主区域。

与之前40键的相比，本工程最大的改变是：最左边为频繁使用的复制粘贴独立快捷键，最右边为独立方向键（最终使用时，改为自己最常用的PLAY、NEXT等快捷键。）

 

1层：左侧为数字键盘，右侧为一部分标点符号，所有标点符号尽量按个人习惯和易于记忆布置，如？就是Fa发问的F位置，#就在井号的J位置，～曲线q，@at，[中括号Z，{大括号K，\捺N，$Us刀，“双引号S，…… +-×/=兼顾数字键盘的使用。本人开始使用本方案时，左手习惯起来时间较长，不过还是值得的。

 

2层：左侧为剩余的标点符号，右侧为方向键。现在双手一放上键盘，很自然的左手拇指按压Fn1，感觉下面就是数字小键盘，右手指按压Fn2，感觉下面就是方向键盘，很自然舒服。

 

熟悉以上3层，即可正常使用此键盘。如想进一步提高效率，建议用好其他层，可根据需要自己使用QMK调整。

 

3层（图略）：为F区、备常用快捷键、虚拟鼠标。由于本人很少使用F区，就将F区放到左边了。

4层（图略）：安排了媒体播放键和常用软件的快捷键。如Fn4+C运行Chrome，Fn4+Q运行QQ，Fn4+W运行微信，Fn4+M运行music音乐软件，Fn4+V运行video视频软件……

 

除0-2层外其他各层按需采用，所有键位的设置都按功能分区来设置，所以也易于记忆，由拇指完成主要层的切换，不采用同时按3键的模式，方便舒适。配列设置在使用中不断完善，最新版供参考：http://www.keyboard-layout-editor.com/#/gists/8d5ba77e61b6809944f90e0ea130a144

 

四、64键全功能键盘，含左手独立数字键盘。

定位板、底板、外壳文件详见：https://oshwhub.com/iqirtryi/ATmega32A-IQP64A

在上面48键全功能键盘的基础上增加了左手独立数字键盘，适合大量输入数字的认识使用。其它层与48键的一致。

以上键位设置更多是按照左手键盘右手鼠标的操作来设计，且数字、F区、方向键均适合单手操作，所有快捷键做到只需同时按两个键，而且预留了很多的快捷键以供设置。

 

五、47键：单2U键全功能键盘

配列方案A供参考：http://www.keyboard-layout-editor.com/#/gists/b0259c2d8a620f53653f17550c8040fa

 

配列方案B供参考：http://www.keyboard-layout-editor.com/#/gists/84abc92196ea3fa8938296a760b17fa4

 

六、46键：双2U键全功能键盘

配列方案供参考：http://www.keyboard-layout-editor.com/#/gists/0b1e8ef0db7053a99a235eadc819e0f5

 

七、更多模块，更多可能

 

1、20键模块（4行5列，可组成20、40键盘）

      Atmega32A主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/kb40-atmega32a
      Pro Micro模块主控详见：  https://oshwhub.com/iqirtryi/pbk40-rgb-keyboard-c
      Atmega32U4主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/iqp40u-r
2、25键模块（5行5列，可组成25、50、75键键盘）
      Atmega32A主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/kb40-atmega32a。
3、15键模块（3行5列，可组成15、30、45键键盘）
      Atmega32A主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/IQP30A-atmega32a
4、16键模块（4行4列，可组成16、32、48、64键键盘），20键模块（5行4列，可组成20、40、60、80键键盘）
      Atmega32A主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/pkb16x4-atmega32a
      Atmega32U4主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/IQP48U-32u4
      Pro Micro模块主控详见： https://oshwhub.com/iqirtryi/iqp48-pro-micro
5、每种模块都同时提供对应的模块D，最下面一行可选用一个或多个2U键，方便灵活组成不同的键盘。

 

具体制作过程请参考：https://oshwhub.com/iqirtryi/pbk40-rgb-keyboard-c

主要元器件购买链接：https://docs.qq.com/doc/DYWFPbGdhZ0puV2V6

 

推荐全1U键配列，如何便宜？

采用了相对低价的ATmega32A芯片作为板载主控；

极简48键设计，将键轴成本极致减少；

采用拼接电路板模式，每块电路板尺寸符合免费要求；

全部采用1U按键，键帽配备最简单最便宜，无需购买卫星轴；

结构简单，外壳小巧。

 

如何好用？

精心设计的小配列设置，所有按键均在十指舒服操作范围，小指无需向外按键；

shift居中，用过就知道好用（强烈推荐相关的配列）；

最频繁使用的回车键、退格键就在右手小指下，无需移动即可操作；
切换1、2层的按键、空格键就在两拇指下方，拇指的作用不再只用来按空格，十指利用率有效提高；
左手拇指按Fn1键，左手下面是完整的数字小键盘与运算符号，非常适合左手数字，右手鼠标的操作；
右手拇指按Fn2键，右手下面是上下左右与Home、End等方向键，手势与拿鼠标相似，自然舒服，在码字时尤其方便移动光标位；
所有标点符号只需拇指按Fn1键或Fn2键，另一只手的手指按相应按键即可，所有键位均在手指舒适区；
左手拇指按Fn3键，单手按F键简单易用，右手Fn3键，虚拟鼠标……

 

自从自己设计使用了全键可编程小键盘以后，一直琢磨着怎么提高键鼠的使用效率，除了安排好合适的配列外，还用AutoHotKey作为增强工具，效果不错，供参考：https://oshwhub.com/article/AutoHotKey

 

当然，与大配列键盘相比，小键盘必然需要自己学习与熟练，形成肌肉记忆以后，方便高效。键位设置也在自己的不断使用中越来越完善。

附件有经过验证的固件.hex文件，以及QMK源代码。iqirtryi32a_iqp32a.hex为16键、32键的固件，iqirtryi32a_iqp64a.hex为48键、64键的固件。zip为对应的源代码，其它配列自行参考并按需设计、编译。群友提供了支持VIA的固件，有需要请入群，群号见电路图。

 

按需选择主控芯片：

1、ATmega32a【不再推荐】：本工程采用ATmega32a主控，价格低，体积稍大便于焊接，但需要烧录器烧录固件。可采用本文所附固件，也可采用群友提供的支持via的固件。

2、Atmega32U4【省事但贵，除非需在线生成固件，不做推荐】：自带USB界面，不需要烧录器烧录固件，QMK官方完美支持，可在线生成固件，无需自己深入编程即可制作一把全键可编程的键盘，但价格高，且MU封装焊接难度也大。采用该芯片做板载主控的相同配列设计详见：https://oshwhub.com/iqirtryi/IQP48U-32u4

3、STM32F072CBT6【最便宜简单，强烈推荐】：作为主控，无需晶振，电路简单更便宜，自带USB界面，无需烧录器烧录bootloader，直接通过USB口用QMK toolbox烧录固件即可，制作更方便，详见X.Tips作品：https://oshwhub.com/joba/IQP4X4-4X5S

 

极简30键键盘，等着追求更简的你，有胆试试吗？

https://oshwhub.com/iqirtryi/IQP30A-atmega32a

 

更多小键盘详见：https://oshwhub.com/iqirtryi，有需要可以进群一起探讨，群号见电路图。

 

 

入门必读！！！入门必读！！！入门必读！！！

重要的事情说三次，要想顺利完成自己的第一把自制键盘，建议仔细阅读以下资料，感谢各位大牛的贡献：

1、必读指南：

零基础组装：https://www.zfrontier.com/app/flow/2wqGYOQPMpOQ

快速学会自制：https://www.bilibili.com/read/cv5275203/

QMK刷机教程：https://post.smzdm.com/p/aekz8pdm/  

2、进阶选读：
QMK环境搭建：https://www.bilibili.com/read/cv10071032/

RGB灯设置：https://www.zfrontier.com/app/flow/2dq9AoE37KpE  
3、工具网站：  
QMK官网：https://docs.qmk.fm/#/zh-cn/  
配列编辑：http://www.keyboard-layout-editor.com/  
在线生成固件：https://kbfirmware.com/  
定位板外壳：http://builder.swillkb.com/  

 

本次工程最小系统参考了Yomen的开源项目，谢谢原作者的贡献：https://oshwhub.com/Yomen/atmega32a-with-v-usb，附件的USBasploader_32A.hex就来自他的开源。没有他的开源项目和B站上详尽的讲解：https://www.bilibili.com/video/BV1xU4y1f7cr，本项目不会如此简单顺利，谢谢！

 

谢谢大家的关注，觉得有意思，记得点赞+评论+收藏哟！