用RT10XX，每个人都能DIY自己的USB键盘鼠标

shaoziyang · 发表于 2022-3-15 09:31:02

本帖最后由 shaoziyang 于 2022-3-15 09:31 编辑

现在控制器功能越来越多，性能越来越强，开发方式也是各种各样。使用这些芯片，除了可以开发各种工业和商业产品，还可以为我们身边事物进行改照，带来实际的便利。特别是利用一些优秀的开源方案，能快速实现各种功能。下面就介绍怎样使用 NXP 的 RT10xx 和开源方案快速 DIY 一个 USB 键盘鼠标，无需了解复杂的USB底层协议，也不用熟悉特别的开发软件，按照下面方法，每个人都能DIY出自己需要的usb键盘鼠标，甚至进一步DIY蓝牙+USB双模键盘鼠标。

下面以 RT1062 为例，介绍具体的开发方法。这个方法也适合 RT101x、RT102x、RT106x等具有USB功能的芯片。为了省事（其实是想偷懒），就没有画板，直接在贸泽上买了一个 Teensy4.0（RT1062）开发板（如下图）。

使用 RT1062 做USB键盘鼠标，最简单的方法应该是用 arduino 了，只要在 arduino IDE 中，安装 Teensyduino 插件，就可以在 arduino 中用几行代码，将Teensy 4 开发板变成usb键盘鼠标。官方给出的例程是：

int count = 0;
void setup() { } // no setup needed
void loop() {
Keyboard.print("Hello World ");
Keyboard.println(count);
count = count + 1;
delay(5000);
}

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通过 Keyboard.print() 函数，就可以模拟键盘输入，通过 usb 输出文字，上面程序每5秒就输出一个 Hello World xx。如果外接几个按键，每个按键对应一个实际按键就可以DIY键盘了。模拟鼠标需要使用 Mouse.move(X, Y)、Mouse.click()、Mouse.set_buttons() 等函数，下面程序模拟鼠标移动。

void setup() { } // no setup needed
void loop() {
int i;
for (i=0; i<40; i++) {
Mouse.move(2, -1);
delay(25);
}
for (i=0; i<40; i++) {
Mouse.move(2, 2);
delay(25);
}
for (i=0; i<40; i++) {
Mouse.move(-4, -1);
delay(25);
}
}

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使用 arduino 虽然简单，但是却缺少了一些乐趣，功能修改起来也比较麻烦，每次都需要重新编译和下载，无法实现远程更新，对于复杂的功能调试起来也比较困难。下面介绍另外一种方法，使用开源的 circuitpython 编程（circuitpython是micropython的一个分支），将 RT1062 变成可以自定义的鼠标键盘。它利用了 circuitpython 提供的 USB HID 库，加上封装好的相关函数，只需要很少几行代码，就可以实现自定义键盘和鼠标，开发者可以把重点放在发挥创意和扩展功能上，而不用过多关注底层细节的实现和熟悉开发工具上。国外已经有很多爱好者使用它制作了各种炫酷的键盘，甚至进行众筹获得了很好的效果。

首先，需要在 circuitpython 网站下载对应的固件，https://circuitpython.org/board/teensy40/。将固件写入开发板后，开发板会显示一个名称为CIRCUITPY的usb磁盘，这个磁盘将用于保存用户数据和程序文件，下载程序时只需要将程序文件复制到这个磁盘，不需要其它专用的编程器或软件，极大方便了 DIY 和降低开发成本。

剪贴板02.jpg

同时计算机还会出现一个虚拟串口，我们可以通过这个虚拟串口进行程序调试、REPL交互。调试需要使用支持终端功能的软件，如putty、mobaxterm、xshell等，而不能使用串口助手。后面代码的测试，我们以MobaXterm为例进行说明。

剪贴板011.jpg

其次，下载 circuitpython 库，下载地址是：https://circuitpython.org/libraries。下载 mpy 或者 py 库都可以，效果是一样的。相对而言，mpy 库已经编译成字节码，加载速度更快，也节约内存，但是在这里区别不大。下载后，将压缩文件里lib\adafruit_hid 连目录全部复制到 CIRCUITPY 磁盘的lib目录中就可以了，它里面包含了 hid 设备的驱动和一些相关的预定义常数。复制后先弹出磁盘，将开发板复位一次，让复制的库生效。

剪贴板03.jpg

第三，键盘和鼠标功能的基本使用方法。

在终端软件中，先载入usb hid库和键盘相关库。

import usb_hid
from adafruit_hid.keyboard import Keyboard
from adafruit_hid.keycode import Keycode

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再定义键盘对象实例

kbd = Keyboard(usb_hid.devices)

复制代码

通过这个kbd就可以模拟键盘发送数据了

# 发送小写字母a
kbd.send(Keycode.A)
# 发送大写字母A，同时发送 a 和 shfit
kbd.send(Keycode.SHIFT, Keycode.A)
# 发送 abc，一次最多可以发送6个数据
kbd.send(Keycode.A, Keycode.B, Keycode.C)
# 模拟按下大写键
kbd.send(Keycode.CAS_LOCK)
# 按下 F1 功能键
kbd.send(Keycode.F1)
# 按下 ctrl-c 键
kbd.send(Keycode.CONTROL, Keycode.C)

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send() 函数是模拟一次按键，还可以通过 press() 函数和 release() 函数模拟键的按下和释放。使用 press() 函数需要特别注意，运行后会持续发送数据直到运行 release() 函数。

鼠标的使用方法也是类似的，首先载入鼠标库，并定义一个鼠标实例

import usb_hid
from adafruit_hid.mouse import Mouse
m = Mouse(usb_hid.devices)

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控制鼠标，主要通过下面几个函数

# 按下鼠标左键
m.click(Mouse.LEFT_BUTTON)
# 移动鼠标, 参数分别代表 X、Y、滚轮
m.move(-100, -100, 0)

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上面介绍了使用 circuitpython 制作自定义鼠标键盘的基本方法，可以看到无需深入了解usb底层，也不需要编程器或者特别的开发软件，我们就可以快速DIY各种键盘、鼠标、手柄，只需要几分钟就可以编写功能代码。更多相关的 API 说明：

https://docs.circuitpython.org/projects/hid/en/latest/

第四，下面通过两个的例子分别演示DIY鼠标和键盘功能。

1. 3个自定义按键的键盘

首先在记事本或其它编辑软件中创建新文件，并复制粘贴下面代码，然后保存到CIRCUITPY磁盘根目录下，文件名是 code.py（上电后会自动运行这个文件）。保存后弹出磁盘在拔USB（这一步很重要，直接拔USB会损坏文件系统），重新连接USB后，就可以通过按键模拟键盘功能。

import board
import digitalio
import time
import usb_hid
from adafruit_hid.keyboard import Keyboard
from adafruit_hid.keycode import Keycode
kbd = Keyboard(usb_hid.devices)
def setInput(pin):
name = digitalio.DigitalInOut(pin)
name.direction = digitalio.Direction.INPUT
name.pull = digitalio.Pull.UP
return name
KEY0 = setInput(board.D0)
KEY1 = setInput(board.D1)
KEY2 = setInput(board.D2)
KEY3 = setInput(board.D3)
while True:
time.sleep(0.02)
if KEY0.value == 0:
kbd.send(Keycode.A, Keycode.B, Keycode.C, Keycode.ENTER)
time.sleep(0.1)
if KEY1.value == 0:
kbd.send(Keycode.ONE, Keycode.TWO, Keycode.THREE, Keycode.ENTER)
time.sleep(0.1)
if KEY2.value == 0:
kbd.send(Keycode.SHIFT, Keycode.NINE, Keycode.ZERO, Keycode.ENTER)
time.sleep(0.1)
if KEY3.value == 0:
print('exit')
break

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上面程序中，定义了3个用户按键 KEY0、KEY1、KEY2，以及KEY3（用于退出程序）。按键设置为内部上拉，按下时是0，未按时是1。按下各按键后，将模拟键盘发送：

KEY0：abc
KEY1：123
KEY2：()

如果需要更多按键，就定义更多GPIO。如果按键非常多，可以通过矩阵扫描方式实现。

修改按键处理时发送的数据，就可以发送各种组合键。如果将按键对应的键值保存在配置文件中，上电后从配置文件读取键值，就可以实现一个灵活配置的宏键盘。可以针对不同软件或游戏，编写不同配置，制作出可定义的专用键盘或游戏键盘方案。

如果要做的更加炫酷，可以增加一些WS2812，在circuitpython中，控制WS2812也是非常方便的，基本任何一个GPIO都可以。

2. 自定义鼠标

import board
import digitalio
import time
import usb_hid
from adafruit_hid.mouse import Mouse
m = Mouse(usb_hid.devices)
def setInput(pin):
name = digitalio.DigitalInOut(pin)
name.direction = digitalio.Direction.INPUT
name.pull = digitalio.Pull.UP
return name
KEY0 = setInput(board.D0)
KEY1 = setInput(board.D1)
KEY2 = setInput(board.D2)
KEY3 = setInput(board.D3)
KEY4 = setInput(board.D4)
KEY5 = setInput(board.D5)
while True:
time.sleep(0.02)
if KEY0.value == 0:
m.move(-5, 0, 0)
time.sleep(0.1)
if KEY1.value == 0:
m.move(5, 0, 0)
time.sleep(0.1)
if KEY2.value == 0:
m.move(0, -5, 0)
time.sleep(0.1)
if KEY3.value == 0:
m.move(0, 5, 0)
time.sleep(0.1)
if KEY4.value == 0:
m.click(Mouse.LEFT_BUTTON)
time.sleep(0.1)
if KEY5.value == 0:
m.click(Mouse.RIGHT_BUTTON)
time.sleep(0.1)

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程序中，KEY0/KEY1控制鼠标水平移动，KEY2/KEY3控制鼠标垂直移动，KEY4/KEY5代表鼠标左右键。使用按键是为了偷懒了，不想破坏开发板焊接传感器，如果连接一个三轴加速度传感器或陀螺仪传感器，就可以很方便实现空中鼠标功能，或者自动识别手势。

第五，一些创意DIY展示

下面是国外爱好者用 circuitpython 制作的一些有趣例子，虽然单片机不一定是用NXP的，但都可以很轻松移植过来（通常只需要修改 GPIO 的定义），希望这些DIY可以帮助大家，做出更加好玩又好用的定制键盘鼠标：