[原创] 输入法键盘

由于中国使用方块字，常见的符号也有七八千，只能通过虚拟键盘，也就是输入法来使用计算机。80年代很多人研究输入法，到今天也有很多输入法，比如搜狗，百度、腾讯，Google、微软等。现在电脑的性能和尺寸已经今非昔比，为什么不在键盘里嵌入一个电脑，把输入法从越来越庞杂的电脑系统中剥离出来呢？

头条上看到一篇文章：《电子工程师都怎么改装键盘？》，原帖发表于电子工程论坛中文站：http://www.eeworld.com.cn/avLy9WD，作者为彭丙浩

头条上还有另一篇文章：《树莓派400一体机，可以用作电脑的键盘了》，原帖发表于CNXSoftware中文站。显然这是一篇译文，原帖发表于CNXSoftware论坛，作者为Jean-LucAufranc。

他这篇文章所说的项目，事实上是GitHub上的pi400kb项目，地址为：https://github.com/Gadgetoid/pi400kb。

虽然看起来似乎风马牛不相及，但如果你仔细看下去，会发现这两篇文章其实说的是同一件事情，也就是把收到的键盘信号进行处理后再输出到另一台电脑，或者专业一点就是HID消息的转发/镜像过程，也就是HID-remapper。

这样有什么实际意义呢？单就HID-remapper而言，用户还是很多的，特别是游戏玩家，他们对键盘简直爱不释手。对中文输入法而言，现在有很多电脑用户使用电脑还需要他人帮助（安装、配置系统及常用软件等），将输入法硬件化，确实可以解决一些电脑用户使用电脑的问题。历史上雅达利公司（Atari）公司也曾推出一款内嵌MCU的智能键盘IntelligentKeyboard，ikbd）。

功能说明：

简单来说，它需要通过USB接入电脑主机，并充当一个HID设备（键盘和鼠标），同时从电脑主机获得电源；其次，键盘鼠标设备可以通过USB接入它，它能够识别并获取键盘鼠标输入，它还需要一个显示屏，用于输入法的运行。鼠标在选字（词）阶段参与输入法的运行，其余情况下透传至主机；用户也可以通过一个拨动开关设置键盘为透传模式。

拼音输入法的运行分为两个阶段：输入拼音、选择字/词。输入拼音阶段需要输入汉语拼音字母，例如：a。屏幕进行回显，并检索符合的汉字并显示（阿、啊），同时为用户提供选字/词功能，当然也可以继续补充输入拼音字母（比如ai、an等）。

选字/词可以通过鼠标或者方向键进行。

方案一：树莓派Pico

树莓派Pico基于树莓派RP2040，可以通过PicoPIO实现USB功能（需要扩展一个USBTypeA母口），官方提供4种主板：Pico、PicoH、PicoW以及PicoWH。

[图片]

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由JacekFedoryhski维护的基于Pico的HIDRemapper项目位于：

https://github.com/jfedor2/hid-remapper

需要一个USBTypeA母口，用于接入HID设备（键盘、鼠标），它同主板（Pico）的连接方式为：

USB——Pico

D+——GP0

D-——GP1

VBUS——VBUS

GND——GND

安装方法：

1、下载remapper.uf2文件

2、按住主板BOOTSEL按钮，重新插拔主板，主板将被识别为大容量存储设备，盘符为RPI-RPI2

3、将uf2文件拷入设备，设备将自动重启

显示：

Pico提供SPI接口，可以用于驱动ST7789之类的显示屏，例如微雪提供有Pico-ResTouch-LCD-2.8/3.5显示屏，其规格为：

操作电压：5V

分辨率：320x240/480×320

通讯方式：SPI

显示尺寸： 57.60×43.20mm/73.44×48.96mm

显示面板：IPS

像素大小：0.18x0.18/0.153×0.153mm

驱动芯片：ST7789/ILI9488

大小：70.20×50.20mm/86.00×57.20mm

触控驱动：XPT2046

ST7789LibraryforPico下Pico-ResTouch-LCD-2.8配置参数：

conststructst7789_configlcd_config={

.spi=spi1,

.gpio_din=11,

.gpio_clk=10,

.gpio_cs=9,

.gpio_dc=8,

.gpio_rst=15,

.gpio_bl=13,

};

中文显示

中文符号是方块字，不但编码需要多字节，字形信息也需要更多存储，比如16点阵，每个符号需要2x16字节，6763个汉字信息需要324624字节，24点阵则需要486936字节。

GB2312标准定义了6763个汉字和682个全角符号。

GB2312的编码方式为区位码，高字节为区码，低字节为位码。区码从A0（不含）开始，到FF（不含）结束，共计94个。位码从A0（不含）开始，到FF（不含）结束，共计94个，所以区索引号就是高字节-0xA1，位索引号就是低字节-0xA1

0-8：符号区

9-14：未编码区

15-54：一级汉字区

55-86：二级汉字区

87-93：未编码区

符号区0-8，共计定义94x9=846个符号

一二级汉字区码15-86，其中区号54码号250-254未定义，共计定义94x72-5=6763个汉字

为了节省空间，可以选用汉字库GT20L16SY1或者GT30L32S4W，它们采用SPI进行通信。

同Pico的连接方式为（使用spi0）：

CLK——GP2（Pin4）

CS——GP1（Pin2）

SO——GP4（Pin6）

SI——GP3（Pin5）

它同AdagruitFeatureRP2040withUSBTypeAHost的连接方式为（使用spi0）：

GT20L16SY1Adagruit

SCLK——SCK

GND——GND

CS——D24｜D25等

VCC——3.3V

SO——MIMO

SI——MOMI

16x16点阵不等宽Ascii符号B的点阵数据为（34字节）：

000C00F8F81818181818F8F0000000000000007F7F6363636363673E1C0000000000

地址计算方法：

Address=(ASCIICode–0x20)*0x22+0x1DE580;

B的Ascii码为42（十进制66），经计算后地址为0x1DEA04

USB：

PicoSDK通过TinyUSB提供USB功能，目前提供诸如MSC、MIDI、CDC、HID、Audio等类型的USB，我们需要的是HID设备（人机交互设备）如鼠标、键盘等的USB功能。

USB包括Host和Device两个部分，Host对接入的Device进行识别（枚举）、配置、通信、电源管理、解除配置等操作。

目前TinyUSB支持的传输速度为低速1.5Mbps、全速12Mbps和高速480Mbps。

USBDevice的结构分为Device、Configure、Interface和Endpoint，它们有各自的Descriptor，除此以外，还有字符串Descriptor，对于HID设备还有HIDDescriptor、ReportDescriptor等。

一个HID设备需要如下的Descriptor：Device、HIDReport、Configuration、String。

键盘HIDReport总共有8字节，其中第一字节用来表示特殊按键，第二字节保留，后面的六字节为按键的扫描码。定义如下：

typedefstruct

{

uint8_tmodifier;

uint8_treserved;

uint8_tkeycode[6];

}hid_keyboard_report_t;

typedefstruct

{

uint8_tbuttons;

int8_tx;

int8_ty;

int8_twheel;

int8_tpan;

}hid_mouse_report_t;

比如左ctrl键按下0100000000000000（十六进制），数字键1按下，0000590000000000（59是数字键1的16进制扫描码），数字

键1和2同时按下，0000595A00000000，

再按下左shift键，0200595A00000000，释放1键，02005A0000000000，全部释放，0000000000000000。

这里的键码为扫描码，USB定义了HID键盘设备的扫描码。

HIDDevice提供的函数包括：

tud_hid_keyboard_report：发送键盘消息

tud_hid_mouse_report：发送鼠标消息

tud_hid_report：发送消息

HIDHost提供的函数包括：

tuh_hid_receive_report：收取消息

在回调函数tuh_hid_report_received_cb中，可以对HIDReport进行解析。

TinyUSB通过宏定义进行功能定义，在头文件tusb_config.h中定义它们，例如宏

CFG_TUH_ENABLED的值决定是否使能Host功能，宏CFG_TUD_ENABLED的值决定是否使能Device功能。

拼音输入法：

pinyin是一个简单的拼音输入法，由iamyhw提供，代码位于：https://gitee.com/iamyhw/pinyin。

成品：

它基于Pico，通过底座接入一个显示屏，通过一个USBHub接入键盘和鼠标，然后在接入电脑。鼠标直接透传给电脑，键盘进行拼音输入，最后将一个（或几个）汉字传给电脑，或者直接透传给电脑（相当于关闭输入法，似乎应该增加一个拨动开关）

中文库太大了，这要是单片机只能裁剪  

Pico板载Flash容量为2M，有国内厂家的兼容品板载Flash为16M，也可以通过SPI读取TF卡，刚开始没多想，谢谢！我对单片机不熟悉，树莓派还算了解一些。感觉Pico的门槛很低，开发起来很容易。

Pico板子还可以，现在也就ESP32和树莓派带这些，普通MCU就不行了