基于RT-Thread和N32G457的迷你键盘设计方案

应用背景

机械键盘在最近几年发展迅猛，功能也逐渐丰富，在开源环境中也存在几个发展迅猛的开源项目，比如QMK。这些项目对STM32之类的芯片虽然有所支持，但是相关资料也会少很多，所以项目之初我是希望可以将QMK作为一个软件包接入RT-Thread,但是由于对其了解不够深入，最后项目变成了完成键盘为主（主要PCB已经画回来了）。

本次作品，是希望借实现一个小键盘接触QMK之类的开源项目，并将其接入RT-Thread，这样对于机械键盘这个行业而言，主控芯片的选择会丰富很多。

实现功能

本项目主要为一个通过USB HID协议对电脑进行通信的机械键盘（30左右键+3个编码器），添加WS2812的灯珠，添加1.14寸OLED显示屏，均完成基础功能编写测试（存在部分不稳定的bug）。通过RT-Thread为每一个设备建立线程，实现了互相通讯，实现了部分互动特效。

开发板和RT-Thread使用情况概述

本次设计对键盘部分设计了PCB以及顶部定位板的PCB，使用40P的FPC排线将所有所需引脚引出，通过杜邦线连接到主控板，使用的主控板为国民技术提供的N32G457开发板，将所有IO引出，考虑之下，作为前期项目，采取了杜邦线的形式。

在设计PCB的时候，考虑到整体键盘一体性，有做额外设计，将主控部分放置于顶层定位板处，床层PCB通过FPC排线进行连接。当然由于时间与资源关系并没有完成该部分，定位板只做定位板使用，是便于调试的选择。

在软件层面该程序使用RT-Thread 4.1.0为主控系统，部分内容通过对软件包的修改完成。

硬件框架

如图：

实装了OLED，WS2812b，和键盘本体，通过FPC排线接到转接板，通过杜邦线连接到开发板。
对于机械键盘部分，原理图如下。

软件框架说明

针对每一个外设都有做线程，USB接收的信息有CapsLock和NumsLock，这类事件通过Event公告。

keyboard线程是10ms扫描一次，先扫描矩阵键盘，再扫描旋转编码器。

当发现有按键需要发送出去，在线程内先打包好，然后通过消息队列发送出去。

软件模块说明

由于N32G45X的BSP并不支持USB设备，在移植尝试进行了一些时间后，由于本身并未研究过USB设备，在仍然希望最终结果相对完整的前提下，选择了另一种方法。根据国民技术提供的N32G457的库函数，内部包含了部分使用USB向电脑发送数据的例程，本次项目将该部分例程魔改，并未初始化USB的device，但对USB设备分配了一个线程，使用RT-Thread的方法进行桥接，发送所需数据到例程中设备向USB主机发送设备的位置，最终实现了成功枚举HID设备并正常进行打字输入。

现阶段软件在打字部分已经比较完善，ws2812b部分存在bug，会出现颜色偏差。

对SPI部分驱动后续有进行小修复，验证通过，后续会提交PR。