16键双旋钮摇杆键盘-Ethane-XVI

基本信息

本项目是之前的 Methane-XVI键盘 的升级版，部分内容和Methane-XVI相似，但也有很大的改进和拓展。

输入：16个按键、1个摇杆（PS4摇杆）、2个旋钮（EC11）

灯光：1个RGB灯珠（可调光）、16个WS2812全彩灯珠（反贴）

接口：TypeC接口（可直接TypeC口下载固件，无需下载器）

硬件

做了热插拔和定位板，同时也包含一版非热插拔的PCB，可按需选用。

主控 CH549L，LQFP48封装，直接使用USB的5V电源工作，免去了电源芯片，支持USB直接烧录。

主USB接口使用 TYPEC-306DDW-ARP16，注意此型号为针脚型，和常见的TYPE-C口有所不同，更易焊接。

RGB灯珠选择共阴型，一般有透明和磨砂（雾状）两种，感觉后者发光看起来好一些。

键盘灯使用16个WS2812，注意是反贴的，尺寸这里用的3528的。

摇杆使用1个PS4摇杆，选择普通的摇杆即可，不要使用霍尔摇杆，不保证能支持。

旋钮使用2个EC11旋钮，靠边的是旋钮1，靠中间的是旋钮2。

旋钮1使用常见的EC11旋钮即可，但旋钮2最好使用矮一些的，避免操作摇杆时挡手。

外壳

PCB尺寸与Methane-XVI相同，为10cm×9cm。加上外壳后长宽为11.7cm×9cm。

为了缩小整体宽度，也为了外壳省料，PCB的一边是和侧面是平齐的，没有把PCB全包住。

螺丝用M2沉头的，长度16或17mm(4个)、长度4或5mm(2个)。螺母用M2、外径3mm、高2mm的嵌入螺母(6个)。

主板PCB有热插拔和焊接键轴两个版本，注意区分，若用热插拔版本，还需要定位板，焊接键轴版本则不需要。

定位板也提供了两个版本，推荐使用在内直角处向内挖了圆弧的版本，内直角不做处理的版本可能会产生开槽费。

PCB文件：热插拔版本是PCB_HotSwap，焊接键轴版本是PCB_Welding，有圆弧的定位板是Plate_Milling。

定位板是和上半外壳卡到一起，如右下图所示，然后用那2个短螺丝拧紧（外壳对应位置的两个孔洞安嵌入螺母）。

上半外壳和下半外壳用那4个长螺丝固定一起，嵌入螺母安在下半外壳。

主控方面

CH549L是WCH的一款很适合开发USB设备的51单片机，个人用起来很顺手，我的其他项目也有使用，

它内部有64k的FLASH，目前固件占用了大概一半，而键盘的各种配置数据就存于内部FLASH的后部，占用了不到10k。

尽管它作为8位机相比上一代键盘使用的STM32F1算力低很多，但本键盘仍实现了比上一代丰富得多的功能。

不仅如此，由于可以使用5V电源、免晶振、免USB匹配电阻，CH549的外围电路极其精简，只需要两颗退耦电容，

因此本项目相比上一代的电路要简单许多，更方便焊接。

功能方面

B站展示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1K394YfEHY

本键盘的主要功能如下图所示，关于功能的详细介绍可参见说明文档。

本键盘最多能存储8套配置，可通过设置切换键在不同配置间切换，以实现更丰富灵活的功能。

对于按键，支持设置消抖参数，防止按键抖动造成误双击；对于摇杆，支持摇杆中位一键校正。

灯光

本键盘的灯光包括指示灯和键盘灯，指示灯可以指示多种信息，比如当前处于哪套配置，又或者作为大写/数字锁定指示灯等等。

键盘灯可实现自定义灯效，其颜色、动态等都可以自由配置。

每个按键的灯光均可独立配置其RGB色值，而且按键未按下和按下可以分别配置不同的色值，可实现被按下的按键高亮显示。

灯效包含呼吸灯、各种预设流水灯和自定义灯效，可以对多种灯效进行列表循环或随机播放。支持随时间的色彩变幻。

（上面gif受上传大小限制有点糊，在这里姑且展示部分灯效）

上位机

上位机用QT编写，对键盘的所有配置操作均通过上位机进行。

使用自定义HID通信，HID通信底层实现目前基于开源库，有想了解的可以看我这里简单写了介绍：QT使用HID(HidApi库)

为上位机的使用写了比较详细的说明，从这个说明也可以了解该键盘全部的功能和特性。

（上图为上位机使用说明截图，顺带展示下上位机的灯效配置界面）

烧录

烧录软件为 WCHISPTool，可到 沁恒官网 下载。烧录方式为CH549的USB直接烧录。

首次烧录的时候，要用镊子之类的短接PCB上写着RST旁边的两个焊盘孔，而且直到烧录完成都要保持短接。

如图所示，短接蓝色框内的两个孔。

这是由于芯片默认启用外部RST，所以必须人为使它接地，芯片才能上电工作。

对于未烧过程序的新CH549芯片，一般上电会自动进入下载模式，在烧录软件中能检测到设备。

若不是，则需要先用电阻上拉P51引脚（即USB DP线）到3.3V，再上电，触发烧录模式。

若不便完成上拉操作，或想要自己二次开发不断修改程序，可考虑使用下载触发模块：CH5x下载器或USB开关

下载配置按照下图设置（最后一项可选，但第二项使能P5.7作为复位一定不要勾选）：

这样烧录一次后，由于第二项没勾选，所以就不再使用RST，就不再需要短接了。

对于最后一项，若选为P51，则就是按上面所述，若需要进烧录模式则需要上拉P51。

若选为P15，则会改为：往下按住摇杆（即令P15接地）再上电，就会进烧录模式。

若有下载触发模块，则选P51方便，否则的话选P15会方便一些。

以上只是对硬件触发下载的选择建议，实际若已烧录了固件，之后若要更新固件，就可使用固件提供的软件触发下载：

使用上位机的特殊功能的Boot预跳转功能，成功后重新插拔键盘，就能进入下载模式，详见说明文档。

其他

若要进行功能裁剪（即删减元件），请对照原理图各个功能模块（图里每个框内的元件算一个模块），并遵循以下原则：

①首先显而易见地，主控、退耦电容、USB接口这3个功能模块均不能删减。

②编码器、蜂鸣器可以直接删减，摇杆可以删减但要在上位机将摇杆功能都设为无。

③按键本身可以直接删减任意个数，但键盘灯WS2812是串联信号，从KEY1到KEY16，要删只能从后往前删，或者全删。

④彩色LED（即指示灯）可以删减，但删除它则很多指示作用无法实现，不建议删。

如进行二次开发，则务必仔细阅读芯片手册、原理图、代码和文档，以防造成引脚冲突或功能冲突等。

2025.3.28更新

微调了灯效切换的配置。

增加摩尔斯码模式，将按键设为此模式后，可用摩尔斯码输入字符，同时可设置按下时蜂鸣器鸣响，模拟电报机的电键。

摩尔斯码模式支持单键（一个键通过按下时长决定是点 • 还是划－）或双键（一个键是点 • ，一个键是划－）。

演示视频可见上面b站链接（主页里该视频的下一个视频）。

当前CH549固件、QT上位机、说明文档版本均为V1.1。