Use of QMK library in custom HID firmware programming

Abstract

Tämä insinöörityö avaa lukijalle eri mahdollisuuksia rakentaa mukautettu näppäimistö ja miten käyttää hyödyksi avoimen lähdekoodin työkaluja ja kirjastoja näppäimistön laiteohjelmiston kirjoittamiseen. Insinöörityön pääpaino on erilaisten näppäimistöasettelujen sekä laiteohjelmiston vertailu ja hyödyntäminen näppäimistön käytön optimoinnin parantamiseen, kun näppäimistöä käytetään työntekoon tai pitkiä aikoja yhtäjaksoisesti. Näppäimistön suunnitteluun ja valmistukseen liittyvät työkalut käydään läpi, kuin myös miten näppäimistön kytkinmatriisi toimii, sekä kuinka näppäimistön suorittimen ajama laiteohjelmisto lukee ja käyttää kytkinmatriisia tulkatessaan käyttäjän näppäinpainalluksia. Käytännön osuudessa käydään läpi suunnittelu- ja valmistusvaiheet käyttäjän omiin tarpeisiin mukautetulle näppäimistölle, ja kuinka on mahdollista kirjoittaa suoritettava laiteohjelmisto käyttäen hyväksi tämän hetken suosituimpia kirjastoja sekä avoimen lähdekoodin työkaluja. Lisäksi vertaillaan näppäinasettelun käyttäjäystävällisempään konfigurointiin käytettäviä graafisia ohjelmistoja, ja miten tällaiselle työkalulle kirjoitetaan tuki itsetehdylle näppäimistölle.

Tämän insinöörityön tarkoituksena on avata lukijalle käyttäjän tarpeisiin mukautettujen näppäimistöjen maailmaa, sekä vertailla tämän hetken suosituimpia näppäimistöratkaisuja toisiinsa.

This thesis covers the different possibilities of building a custom keyboard and how to utilize open-source tools and libraries to write firmware for the keyboard. The focus of this paper will be in comparing different styles of keyboards and firmware the user can use to further optimize their keyboard usage and relief strain to their hands during extended periods of use. The tools used in designing and manufacturing the printed circuit boards of the keyboard are explored, as well as how the input signals and the switch matrix are being used and read during the operation of the keyboard. Practical part of the paper covers the design process of the writer’s own approach to designing a keyboard that would be comfortable to use during workdays and extended periods of time, and how to write firmware to be run on the keyboard’s processor as well as how to configure the keymapping of said keyboard using graphical tools and comparing those tools against one another. The paper also shows how to write support for the user’s own custom-built keyboard for this type of configuration software.

The purpose of this project is to explore different ways one can optimize their keyboard usage and customize a keyboard layout to their own personal usage using currently popular open-source software and tools.