Здравствуйте, SE7ENовчане! Я зарегистрировался, чтобы поделиться опытом восстановления работоспособности механической клавиатуры Royal Kludge R87 Pro.

Первая попытка отняла много времени: я применил аналог CH32F103 вместо STM32F103R8T6, по ошибке заказывал контроллеры с 48 выводами, а также столкнулся с тем, что некоторые чипы не запускались с 12 MHz кварцем. В качестве основы послужил материал по ссылке, но здесь я опишу детали, которые нигде раньше не упоминались.

Для решения технических задач я не раз прибегал к помощи AI, однако в этой статье представлены лишь этапы работы и итоговый результат.

Начало

Итак, перед нами Royal Kludge R87 Pro:

При нажатии «1» вместо него выводились «1 2 3 4 5», при «Q» — «Q W E R T» и т. д. Разбор показал, что на плате стоит микроконтроллер WB32FQ95RCT6 — китайская модель с минимальной поддержкой. Прозвонка матрицы тестером выявила, что сбой происходит на выводах контроллера (диодов и резисторов в цепи нет), поэтому я выбрал STM32F103R8T6 (ARM Cortex-M3, 72 MHz, 64 KB Flash, LQFP-64).

Ранее я пробовал прикладной вариант на RP2040zero, но отказался от «колхоза»: проще заменить сам контроллер на плате, к которой уже ведут все нужные дорожки. Старый чип выпаял феном, а STM32F103 впаял паяльником с припоем Rose 92–95 °C и оплеткой для удаления излишков олова.

Чтобы не задействовать 100+ выводов, клавиши в большинстве механических клавиатур объединены в матрицу: строки и столбцы. У R87 Pro шесть строк (нумерация 0…5) и 17 столбцов (0…16). Для каждой я нашёл официальную схему, но сверял контакты тестером — один энкодер оказался вне документации. Затем зарисовал матрицу вручную и прозвонил всё до выводов STM32F103.

В итоге каждая из 6 строк и 17 столбцов подключена к 23 выводам контроллера. Параметры матрицы и физическое расположение клавиш (x,y) занёс в keyboard.json, взяв за основу конфигурацию moky88 (98% совпадения) и разделив диапазон координат 0,0…224,64 пропорционально размерам R87 Pro.

Прошивка

Для сборки прошивки в каталоге клавиатуры должны присутствовать стандартные файлы QMK:

Ниже — выдержки из моих конфигурационных файлов для STM32F103.

#pragma once
#define F_CPU 72000000
#define MATRIX_ROWS 6
#define MATRIX_COLS 17
#define DEBOUNCE 5
undef ENCODER_A_PINS
undef ENCODER_B_PINS
define ENCODER_MAP_ENABLE
define ENCODER_A_PINS { B6 }
define ENCODER_B_PINS { B7 }
define ENCODER_RESOLUTION 4
define LED_CAPS_LOCK_PIN A9
define USB_POLLING_INTERVAL_MS 1
define WS2812_DRIVER SPI
define WS2812_DI_PIN A7
define DRIVER_LED_TOTAL 121
define RGB_MATRIX_LED_COUNT 121
define ENABLE_RGB_MATRIX_BREATHING
... (24 эффекта RGB Matrix)
define RGB_MATRIX_DEFAULT_MODE RGB_MATRIX_CYCLE_ALL
define RGB_MATRIX_DEFAULT_HUE 0
define RGB_MATRIX_DEFAULT_SAT 255
define RGB_MATRIX_DEFAULT_VAL 150
define RGB_MATRIX_DEFAULT_SPD 127

</div>

#pragma once
#undef HAL_USE_SPI
#define HAL_USE_SPI TRUE
#include_next "halconf.h"

#pragma once
#include_next "mcuconf.h"
#undef STM32_HSECLK
#define STM32_HSECLK 8000000U
#undef STM32_PLLMUL_VALUE
#define STM32_PLLMUL_VALUE 9
#undef STM32_USB_USE_USB1
#define STM32_USB_USE_USB1 TRUE
#define STM32_OTG1_IRQ_PRIORITY 6
#undef STM32_SPI_USE_SPI1
#define STM32_SPI_USE_SPI1 TRUE

MCU = STM32F103
BOARD = STM32_F103_STM32DUINO
BOOTLOADER = custom
PLATFORM = chibios
USE_USB = yes
USE_FPU = no
LTO_ENABLE = yes
EXTRAKEY_ENABLE = yes
RGB_MATRIX_ENABLE = yes
RGB_MATRIX_DRIVER = ws2812
ENCODER_ENABLE = yes
CONSOLE_ENABLE = no
COMMAND_ENABLE = no

#include QMK_KEYBOARD_H
led_config_t g_led_config = {
{ / Key Matrix to LED Index / ... },
{ / LED Index to Physical Position / ... },
{ / LED Index to Flag / ... }
};
const uint16_t PROGMEM keymaps[][MATRIX_ROWS][MATRIX_COLS] = {
[0] = LAYOUT(
KC_ESC, KC_F1, ... KC_RGHT
),
[1] = LAYOUT(
___, KC_MYCM, ... RM_SPDU
)
};
// Энкодер
const uint16_t PROGMEM encoder_map[][NUM_ENCODERS][2] = {
[0] = { {KC_VOLU, KC_VOLD} },
[1] = { {RM_NEXT, RM_PREV} }
};
// Индикатор Caps Lock
void keyboard_post_init_user(void) {
palSetLineMode(A9, PAL_MODE_OUTPUT_PUSHPULL);
writePinHigh(A9);
palSetLineMode(B8, PAL_MODE_OUTPUT_PUSHPULL);
writePinHigh(B8);
}
void led_set_user(uint8_t usb_led) {
bool caps = usb_led & (1 << 0);
if (caps) writePinLow(A9);
else     writePinHigh(A9);
}
bool gu_enabled = true;
bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
switch (keycode) {
case GU_TOGG:
if (record->event.pressed) {
keymap_config.no_gui = !keymap_config.no_gui;
if (keymap_config.no_gui) writePinHigh(B8);
else                      writePinLow(B8);
}
return false;
}
return true;
}

Прошивал контроллер программатором ST-Link V2 (подключив +3.3 V, SWDIO, SWCLK, GND), используя STM32CubeProgrammer. После заливки загрузчика generic_boot20_pc13.bin и собранной прошивки Windows наконец увидела устройство и все клавиши ожили.

Подсветка

Клавиатура оснащена адресными светодиодами WS2812 (питание +3.3 V, GND, DATA+ и DATA–). Они передают код по «цепочке змейкой»: первый светодиод принимает данные и отсылает их дальше. Тестером определил вывод контроллера для DATA+, затем занумеровал 88 LED под клавишами, по 14 слева и справа, и 5 возле индикаторов. Всего 121 LED.

Нумерацию и физические координаты прописал в keymap.c, сохранив NO_LED для пустых ячеек матрицы. В rules.mk добавил:

RGB_MATRIX_ENABLE = yes
RGB_MATRIX_DRIVER = ws2812

Список 24 эффектов RGB Matrix можно выбрать из официальной документации:

После включения подсветки при нажатиях на столбец с F9 стали срабатывать «параллельные» клавиши. Чтобы устранить помехи, перепаял линию DATA+ с PB15 на PA7, отпаяв старую дорожку и подведя тонкий провод от нового вывода к резистору 390 Ω.

После этой правки все сбои исчезли. Осталось настроить слои через FN, интегрировать энкодер и индикатор Caps Lock, а также активировать мультимедийные клавиши.

Финал

Работа над энкодером заняла дополнительное время: для регулировки громкости потребовалась опция EXTRAKEY_ENABLE = yes в rules.mk. Кнопка нажатия энкодера оказалась подключена к матричным координатам [3, 14], а не [0, 16] — это пришлось учесть в keyboard.json. Индикатор Caps Lock запустился после правильной конфигурации вывода A9.

В итоге клавиатура обрела «вторую жизнь»: все кнопки функционируют, RGB Matrix работает в 24 режимах, энкодер регулирует громкость и переключает режимы подсветки, индикатор Caps Lock зажигается и гаснет. В будущем имеет смысл применить контроллер STM32 с встроенным загрузчиком для удобного входа в режим прошивки.

P.S. В целом R87 Pro не оправдывает своей стоимости: свитчи тихие и сменные, но непрозрачные, а кейкапы не пропускают свет.

Источник