构建一个属于软件开发者的键盘

　　【编者按】软件工程师LÁSZLÓ MONDA为了解决每天频繁“奔走”于键盘各块件之间，创建了“终极黑客键盘”。该键盘分为左右两部分，拥有LED灯，而其中所涉及到的具体技术和过程，你可以在本文中找到答案。

以下为译文：

　　早在2007年8月的某一天工作中，我不禁意识到普通的PC键盘无法尽可能多的满足于我，每天，我的手指不得不在键盘各块件成百上千次的“奔走”，我想必须要有一个很好的解决办法。

　　当我想创造一个完美的黑客键盘并去实现它时，我才意识到，作为一名软件开发者，我对硬件是一无所知。（PS：这是多么痛的领悟）

　　我设法去学习一个全新的技能，同时说服我一位杰出的机械工程师朋友András V?lgyi加入到制作键盘的项目中，并投入足够的时间创建工作原型。如今，“终极黑客键盘”已经成为现实。

　　对于没有任何电子知识的软件背景，设计和构建一个强大的硬件设备是一个有趣和迷人的经验，在本文中我将描述这个电子杰作是如何工作的。对电子线路图有基本了解的你可以更容易的理解。

如何去构建一个键盘

第一步：没有键的键盘

　　首先让我们做一个发出x字符（基于每秒一次）的USB键盘，Arduino Micro开发板是实现该目标的一个不错的选择，因为它的功能ATmega32U4microcontroller（一种AVR microcrontroller）和相同的处理器是UHK的大脑。

　　说到USB-capable AVR microcontrollers，用于AVR（LUFA）的轻量级USB框架是库的选择。它使得这些处理器成为打印机、MIDI设备、键盘或任何其他USB设备类型的“大脑”。

　　当设备插入USB端口时，设备会传递一些被称为USB描述符的特殊数据结构。这些描述符会告知主机所连接设备的类型和性质，并由一个树结构表示。一个设备可以实现的不止一个函数，而是多个。这让事情更加复杂。让我们看看UHK描述符的结构：

　　大多数键盘只暴露单一的键盘接口描述符，这是有道理的。然而UHK也会暴露鼠标接口描述符，因为用户可以指令键盘的任意键来控制鼠标指针，所以键盘可以当作鼠标使用。GenericHID接口服务相当于一个为所有特性键盘交换配置信息的通信通道。（你可以在这里看到在LUFA中完整的UHK实施和配置描述符：点此进入）

　　现在我们已经创建了描述符，下面代码则演示了其每秒一次发送x字符：

[java] view plaincopy

1. uint8_t isSecondElapsed = 0;  
2.    
3. int main(void)  
4. {  
5.     while (1) {  
6.         _delay_us(1000);  
7.         isSecondElapsed = 1;  
8.     }  
9. }  
10.    
11. bool CALLBACK_HID_Device_CreateHIDReport(USB_ClassInfo_HID_Device_t* const HIDInterfaceInfo,  
12.                                          uint8_t* const ReportID,  
13.                                          const uint8_t ReportType,  
14.                                          void* ReportData,  
15.                                          uint16_t* const ReportSize)  
16. {  
17.     USB_KeyboardReport_Data_t* KeyboardReport = (USB_KeyboardReport_Data_t*)ReportData;  
18.     if (isSecondElapsed) {  
19.         KeyboardReport->KeyCode[0] = HID_KEYBOARD_SC_X;  
20.         isSecondElapsed = 0;  
21.     }  
22.     *ReportSize = sizeof(USB_KeyboardReport_Data_t);  
23.     return false;  
24. }  

　　USB是一种查询协议，这意味着主机定期间隔（通常是125次/s）查询设备，以此来找出是否有任何新的数据发送。与此相关的回调是CALLBACK_HID_Device_CreateHIDReport()函数，在isSecondElapsed变量为1情况下向主机发送x字符的扫描码，isSecondElapsed在每秒的基础上循环的设置为1，回调时设置为0。