KeyNest 四鍵小鍵盤製作紀錄｜ESP32-S3、RGB、快捷鍵與網頁設定
1 分鐘
- 四顆鍵排在前面
- 外殼跟著 PCB 配
- 四顆按鍵和板上的配置
- 把設定留在板子上
- 長按和雙擊會改變按法
- 按鍵音和後來的更新
- 燒完之後還要能回來
- 專案與圖片來源
- 網頁上的按鍵設定
- 把媒體操作放到手邊
- 從網頁查看韌體更新
KeyNest 四鍵小鍵盤製作紀錄
哈嘍各位，這次分享的是 KeyNest，一個四鍵的小鍵盤。四顆鍵可以各自設定快捷鍵，也有 RGB 燈和按鍵音。設定從網頁透過 USB 傳進板子，存好之後就可以關掉網頁繼續使用。
目前最直接的用法，就是把常用操作放到這四顆鍵上。像是把一顆設成複製，按下去就送出 Ctrl+C。也可以把 Ctrl 和 A 分在兩顆鍵，按住 Ctrl 再按 A。換一組快捷鍵，在網頁改好再存進去就可以，不用重燒程式。
圖 1：左為外殼 3D 模型，右為實機操作畫面。
四顆鍵排在前面
外殼前面是一整排按鍵，下方各有一個燈光視窗。喇叭的長條開孔放在上蓋後方，USB 從後側接進來。手放在前排操作時，線就留在後面。
這個專案是我先講想要什麼，再和 Codex 來回修改程式、網頁和功能整合。我負責看哪裡不對，再拿到實機上試。原本講出來的功能，慢慢變成桌上能按的東西，這個過程蠻有趣的。
外殼跟著 PCB 配
把模型拆開來看，依序是鍵帽、上蓋、PCB 和底座。四顆開關直接排在 PCB 上，上蓋留出整排按鍵的空間，前面的四個視窗再對到 RGB。底座則用固定柱支撐板子。
圖 2：機構展開的 3D 模型，非實機。由上而下是鍵帽、上蓋、PCB 和底座。
外殼要配合的不只是板框。按鍵伸出上蓋的位置、RGB 視窗和後側接頭都要跟板子對上。這些位置放在同一個模型裡看，會比各自看 PCB 和外殼清楚。
四顆按鍵和板上的配置
主控用 ESP32-S3 SuperMini。除了四顆按鍵，板上還有四顆 WS2812B RGB、I²S 麥克風、NS4168 喇叭擴大機和 microSD。USB 同時負責鍵盤輸入和設定通訊。
圖 3：PCB 3D 模型縮圖，非實機或佈線圖。
圖 4：依公開接腳資料重繪的功能連接示意。箭頭表示資料方向，並非 PCB 走線圖；I²S 時鐘由主控提供。
按鍵分別接 GPIO 9、8、7、6，按下時拉低，程式開啟內部上拉。讀到狀態改變後會等 20 ms，確認穩定才算一次按下或放開。上電時如果已經壓著按鍵，也不會多補一次假的按下事件。
四顆 RGB 串在一起，只用 GPIO 13 傳資料。麥克風和喇叭擴大機共用 I²S 的 WS、BCLK，收音和播放各走自己的資料腳，所以兩邊要用同一個取樣率。microSD 另外走 SPI。GPIO 44 已經給 SD 的 MISO 使用，除錯連線就留在 USB，沒有再拿它當 UART 接收腳。
麥克風這邊有一個型號差異要記下來。舊原理圖寫的是 ICS-43434，實際裝的是 ZTS6672。現在左聲道有資料，右聲道測到全零；人聲反應還不理想，實際接線和進音通道都還要確認。
把設定留在板子上
巨集剛接起來時，按鍵事件還要先交給電腦上的背景工具，再由它幫忙輸入。功能能用，但每次使用還要記得把工具開起來。後來在 v10 把快捷鍵、文字和連續動作移到 ESP32-S3 上執行，網頁只負責設定。存好後，就可以關掉網頁，也不用再開背景工具。
圖 5：設定和日常使用分開看。這張是依 v10 之後的板上執行方式重繪的流程圖。
使用時先接 USB 資料線，在電腦版 Chrome 或 Edge 開啟控制台。選要改的那顆鍵，設定動作，再按儲存。網頁的控制資料經瀏覽器直接送到板子，不是先交給雲端伺服器操作 USB。第一次連接仍要自己按下授權。
v10 已經用第一顆實體鍵測過複製，選取文字後按鍵，再貼上，能拿到原本選取的內容。長文字、多步巨集和不同系統的輸入方式，還沒有全部實機測完。尤其 Windows 的中文輸入，這版沒有通用的免背景工具做法。
長按和雙擊會改變按法
v11 又加了長按和雙擊。不過開啟雙擊後，短按要等判定時間結束才執行；啟用特殊按法的那顆鍵也會改成點按動作。像前面把 Ctrl 和 A 分開的用法，就要保留一般按住與放開，不開特殊按法。
所以這兩種模式沒有全部混在一起。要當 Ctrl、Shift 這類需要一直按住的鍵，就用一般單鍵；想讓同一顆鍵做不同動作，再去開長按或雙擊。
按鍵音和後來的更新
自訂按鍵音一開始先共用一份，後來再做到每顆鍵都能放自己的片段。可以上傳音檔，在網頁裁切、試聽，每顆最多 2 秒。多了獨立音效後，原本存好的那份也要留下來，所以 v9 保留共用音效區，再另外給四顆鍵各自的儲存空間。
這裡用的是內建 Flash，沒有另外加一顆 EEPROM 音訊晶片。設定存在 NVS，按鍵音和最新一段錄音分開放。實板曾把四個不同的 2 秒音效寫進 Flash，重開機後再讀回核對，四份內容都有留下來。microSD 目前會間歇讀錯容量或掛載失敗，所以按鍵音先用 Flash。
燒完之後還要能回來
後來又把韌體更新放進同一個網頁。更新前先辨識板子和版本，確認映像相符，再進入下載模式。v12 的實板更新只寫入 app 區，寫完再核對程式，以及原本的設定和音檔區。
這次實際遇到的問題是：程式已經燒好，一般重啟卻還留在下載模式。後來依 ESP32-S3 的流程，清掉 RTC 裡強制進入下載模式的旗標，再做重置，同一份 v12 才回到正常執行。沒有為了退出下載模式再重燒一次，也沒有動到 eFuse、設定或音檔。
重新連上控制台後，能讀到 KeyNest 和 v12，原本四顆鍵的設定也還在。這次是程式已經燒好了，卻還要繼續處理重啟，才真的回到能使用的狀態。
還在處理的地方
除了 SD 和人聲收音，音訊傳輸也還有偶發校驗錯誤，收音和播放品質都還在調整。影片中的按鍵說話使用示範音檔。程式不會自動格式化 SD 卡。
如果沿用保存電路的電池供電接法，要先拔掉 USB。該接法的模組 5V 與 USB 直接相連，軟體沒辦法補上電路缺少的電源隔離。
專案與圖片來源
有興趣的可以看公開專案，程式和更新紀錄都放在 GitHub。
程式與設計資料：GitHub 公開專案
設定控制台：KeyNest 設定頁
原始公開影片：泰瑞電電 Instagram 影片
本文硬體依據為 hardware/evidence 與 firmware/README；修改及實測依據為 firmware/keyboard/VALIDATION。硬體圖片取自原始公開影片。
網頁上的按鍵設定
設定頁把四顆按鍵和動作編輯放在同一個畫面。先選要設定的那一顆，再挑單鍵、快捷鍵、文字或連續動作，比直接改程式容易看懂。實際使用仍要連上鍵盤，再把變更儲存到板子。
圖 6：按鍵設定網頁的展示畫面。可選擇四顆按鍵及不同動作；這裡是展示模式，不會把設定送到實體鍵盤。
把媒體操作放到手邊
動作總表依功能分類，媒體控制裡有播放與暫停、靜音、增加音量和降低音量。選好要使用的按鍵與按法，再把動作指定進去，最後一起儲存。這樣常用的操作就不必每次回到軟體裡找。
圖 7：媒體控制分類的展示畫面，列出播放、靜音及音量動作。畫面呈現的是網頁操作介面，不是本次實機測試結果。
從網頁查看韌體更新
韌體更新也放在同一個控制台。視窗會顯示鍵盤連線狀態、最新版本和更新步驟；尚未連接或還在展示模式時，不會開放燒錄。實際更新前仍要辨識正確裝置，再依步驟操作。
圖 8：韌體更新視窗的展示畫面，顯示最新版本及連線狀態。這張圖沒有進行連線或燒錄。
持續學習
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