魔改罗技G610 篇一：键线分离，阻尼滚轮，重写固件，独创灯效

创作立场声明：大家好，我又来折腾了。机械键盘的DIY很多：换轴、换灯、键线分离……我其实不烧键盘，用机械键盘是因为手比较残，薄膜的打字漏键比较多。这次的折腾主要为了解决自己的几个需求，算是比较个性吧。文章较长，技术门槛也有点高，可能两三层楼那么高吧。。业余爱好，错漏之处欢迎指正，代码开源，地址在文末。

缘起

前段时间有朋友抱怨说，Insert键好多余，用软件屏蔽有时也不好用，想拔掉……

想想拔键这事我以前还真干过。为什么讨厌这Insert键？编辑文档时，按下这个键，就变成了覆写模式，新输入的文字会替换掉后面的文字。而标准键盘上它又紧挨着退格键，像我这样手比较残的，一不小心就错按到它，然后就不小心把后面一段给盖了，相当烦人。用软件映射的方式将按键屏蔽，有时会有失效情况，重装了系统啥的又得重来一遍。另一种办法就是把按键给拔掉，优缺点大家都能想到就不说了。但是现在用的键盘没有拔也没有用软件屏蔽，因为有时需要使用组合键(Ctrl/Shift + Insert 等，很重要)。

G610这键盘许多人应该知道。我这个用了快4年了，其实不算太喜欢，一方面是不喜欢茶轴，而当时国行只有茶轴没得选；另一方面是键帽质量不好，有几个很松，比如F5有时甚至会自己弹飞了 ，还是非标的很难买；再一方面是灯光设置不能板载保存，通电默认是波浪效果。而我对无意义的灯光闪动比较反感，这几年只使用固定亮度这一种效果，为了不让背光瞎闪，电脑里不得不常年跑着一个G Hub(键鼠驱动软件) 。还有朋友说碰到过这软件有BUG导致狂占CPU的。虽然我好像没碰到过，但是心里也有点疙瘩。

最近刚买了个GS104C办公用，买之前网上查了下拆解图，然后顺手也查了下这个G610的拆解图，发现它的主控是STM32L00R8T6, 是个通用的ARM单片机，意味着我可以给它写固件。快捷键、组合键、灯效什么的都可以自己决定。这也是自己的爱好，加之这段时间不是号召宅家为国家做贡献嘛，于是就决定动手了。

PS: 固件(firmware), 通俗些说是一些设备底层软件，如光驱、U盘、鼠标、键盘等都是有固件的，大多时候比较低调，没什么存在感，经常被我们忽略掉，本文中可能还会使用“软件”、“程序”等来指称，说的都是它。

前期准备

重写软件最重要的是要知道它的管脚是怎么分配的，网上基本上是找不到它的线路图的，只能自己对着板慢慢量。但是我又不想直接拆键盘量，因为软件不知道要多久能写好，期间还需要又键盘用，拆拆装装太麻烦，所以到某鱼找了下有没有卖PCB的，发现真有好几家，有家几十块钱还带轴，虽然我不需要轴，但是测量的时候有轴会省事很多，就直接买了：

到手发现MX轴、凯华轴各种轴都有，键帽也是大杂烩瞎装一通 无所谓吧，找根USB线焊上测试

还好接电脑没问题，G Hub也能正常识别和控制，说明板子是OK的，随便试了下按键，大部分能用。接下来就是把线路测出来了，不需要完全把线路测出来，主要是单片机的各管脚分配。这个没有什么好办法，只有万用表慢慢划拉，打开STM32CubeMX，找到单片机型号，把管脚图打印到纸上方便记录：

这软件用起来非常方便，点击管脚可以看出它大部分可以实现的功能，省去了翻数据手册的麻烦，比如这个是PB14的，虽然名称比较缩略，但是有些基础的应该都能看得懂。

不需要把所有按键的矩阵全都测出来，只要把跟单片机连接的行列情况搞清楚就行。然后搬到CubeMX中

注:此图是有错漏的

可知键盘矩阵是16*9的，(在行列命名时把行列弄反了，其实没影响，只要检测时，与防冲二极管对应就行)。

其中LED_开头的6个管脚此时功能其实还全是未知的，这键盘的背光使用了一个模块来控制，从单片机引脚功能上猜测其中三个是SPI接口，其它三个暂时用X1 X2 X3代替。

背光模块上面的芯片实在很小，没有放大镜连丝印都看不清，还是个BGA的封装，只知道也是ST家的，上面两排编号不知道是否代表型号，总之此时对于背光能不能驱动起来心里还是没底的。

这是网上找来的大图，这才看清了丝印：

还好三个键盘灯和Logo灯是由单片机直接控制的，每个灯上还带了一个6脚的管子和三个电阻：

丝印看不清，不知道具体功能，不过与单片机的连接都只有一根线，大概是限流之类作用，想来应该还是通过高低电平控制，不至于闲的加上单线通信吧。

与此同时我还买了一颗同型号的单片机，准备先把原版的拆下来以防哪天又想恢复成原厂固件，这样就可以再换回去(才不是担心自己最后做不成功呢 )。

再然后还有个有点麻烦的事，就是调试下载，我用的是ST-LINK，最少要接SWDIO,SWCLK两条线，听说STM32L系列还需要多加一条RST，不然进入低功耗模式就会下载不了，对照管脚图看了看，SWDIO和SWCLK两个脚外面看起来都没有引出，那就只能从单片机管脚上飞线。这单片机的管脚比较密，飞几条线还是有点累的。

贴好胶布准备动'刀'，这时还是有点犹豫的，没有热风枪，LQFP64的芯片比较大，大厂的PCB，导热做的通常比较好，想要无损地拆下来还是有点困难的。

就在这时候看到背光模块旁边有几个测试点：

会不会有惊喜呢？翻到背面看看，这边有丝印，命名很简略：

猜测下N=NRST, C=SWCLK, D=SWDIO, V=VCC, 正是STLINK调试口 ，万用表测下确实没错 。这下不用飞线了。右边两个没丝印的，其中一个看线路是接地，另一个接到了单片机的PB6，看样子应该是串口输出，调试时候正好也能用上了。

突然又有点得寸进尺，会不会还有惊喜呢，焊上排针，接电脑上，打开STM32 ST-LINK Utility，读取下，居然没有打开读保护，意味着可以直接把固件读出来 ，罗技真厚道哈哈，马上保存到电脑上。测试下全片擦除，再把保存的固件写回去，完全正常。这下真不用动刀了，大家都是文明人，动刀动枪的多不好 。

接下来，就可以开始奇奇怪怪的编程环节啦。

PS: 带单片机的产品其固件烧写有多种方式，其中比较常用的两种，一是用烧录器预先给单片机烧录好再安装到PCB上；二是PCB上引出烧录点，等PCB装配到某个环节再进行烧录。罗技这键盘大概是采用了第二种。STM32单片机有个叫option bytes的设置项，类似AVR单片机的熔丝位，也可以类比成电脑的BIOS。它可以设置启动方式、看门狗使能、flash读保护等功能。如果启用了读保护，那么常规方法就不能把固件读出来了。

键盘基本功能

初步设想程序主要可以分成四块：1.USB-HID键盘 2.按键矩阵扫描 3. NumLock等三个状态灯 4.音量滚轮

在找资料期间了解到有TMK、QMK等不少开源键盘固件，很多大佬在使用和维护，看了一圈感觉修改下应该能适配上这个键盘，不过想了想还是决定自己写，一来可以有更大的自由和成就感(谁让我就爱好这个呢 )；二来CubeMX + HAL库的方式，可以非常方便的增减功能、移植到别的型号的单片机上，万一以后哪天想自己画个键盘呢是吧 。

1.HID键盘识别非常简单，CubeMX可以直接生成一个HID鼠标的代码，下载到键盘上就能识别成功，接着对照资料很容易就可以改成了键盘。

2.矩阵扫描部分也很简单，首先将矩阵某一行置低，然后去检查所有的列，如果有某列电平被拉低了，说明行列交叉点那个按键被按下了(实际使用中还需要做消抖处理，这里不展开了)，这时通过串口把行/列值打印记录下来，把所有的按键都按一遍，就得到矩阵定义了：

接下来就是一些个性化的组合键，以及最大的痛点：Insert键逻辑——组合按下时有效，单独按无效；此外还有个Game Mode键，按照官方功能开启之后禁用Win键和菜单键。

3.状态灯不能根据按键来决定是否点亮，这样是不对的，正确的做法是根据电脑发过来的状态来控制是否点亮，参照这篇文章 可以成功。 stm32cube.com/article/50

到这里都还是挺顺利的，键盘已经可以工作了，然而还是踩到了坑，测试多键同时按下抬起时偶尔会出现某个按键继续保持按住的状态，反复调试发现按下抬起的报告都正常，猜测是发送频率太高导致，无奈只能每发完一个报告加个8ms延时解决，这肯定不能忍，何况还是个游戏键盘呢，这不是凭空增加了延时。

研究了良久终于知道是HID报告描述符的问题，有个“bInterval”段，大意是用来告知主机本设备报告的频率有多高，CubeMX例程和网上找的大多资料这个值都是0x0A, 即10ms, 总算搞清了报告丢失问题。修改为0x01(1ms)，一切正常，再不需要延时了。至此也知道了键鼠厂家宣传的1ms回报率的由来，这是标准键盘的最高报告频率了。也证明了：网上找的东西可未必都是能直接用的。

背光恢复

背光模块由于不知道是什么芯片，一时还无从下手，去ST官网筛了一圈，LED驱动相关的芯片有上千种之多，网站速度很慢，看完不知道要多久

当然还有另一个办法，用逻辑分析仪，把单片机跟模块通信的数据全部捕捉下来分析，正好我还真有一个，最便宜的那种，不过这会儿不知道扔在哪个角落，而且还得动用烙铁，把线引出来。

不如还是继续猜型号吧，ST524, LED524, STLED524…运气不错，看到这标题就知道没跑了：

是个5*24的点阵驱动芯片，最多可驱动120个LED, 键盘也可以看作是一个点阵，正好也是SPI接口通信，还有同步，过流检测等诸多功能，很多功能估计还用不到。先定个小目标，先挣它一个……啊，是先把键盘点亮吧。

第一个想法是能不能偷个懒，找找有没有人分享写好的驱动，找了一圈，答案是没有。56个引脚的BGA芯片，大小才3mm, 意味着基本不会有diy玩家会用它，有资料分享的可能性就更小了，看来只能自己啃手册了，此外还得解决另一个问题，那就是单片机与模块连接的6个脚分别都是什么功能。

找到手册里的应用图，圈里的三个是SPI，连到单片机的三个SPI端口应该是没有疑问的，剩余三个应该也是在图上这几个引脚中，首先一个个大致查下是什么功能。SS是选择或者叫使能，应该是其一，RESET是复位，应该也占了一个，剩下一个猜SYNC吧，理由是找了另一款高端型号G810的拆解图，它使用了三个一样的模块来控制RGB背光，感觉应该是需要有个信号同步的机制。具体X1 X2 X3分别对应哪个还未知，只能慢慢测试了，大不了每个脚按假设功能全测试一遍。

对着数据手册一番啃外加一通瞎操作，总算是挣到……嗯，点亮了 。

最后发现其实挺简单的，手册里已经给了操作样例：

只要发几个几个命令就能点亮了。只是有几点需要注意的，初始化时设置完RESET后需要等待一会，才能进行其它操作，不然会失败；其次是SS引脚的操作，发指令前拉低，发完后要置高。

基本的用法搞清楚之后，调光，单点亮灭，亮度存储都不是问题了。

音量滚轮功能

我很喜欢带音量调节的键盘，这个滚轮功能当然不能放弃了。还有旁边的几个多媒体键，多媒体键和音量键不是标准的104键盘键值，参考了这篇资料做的： github.com/diabolo38/HidKbd

方法是多建立一个hid报告端点，目前我也还是一知半解，就不多说了。

滚轮里面连接的是个旋转编码器，跟平常鼠标的滚轮是一个东西(罗技的鼠标例外，大部分是光电编码，超赞)，本以为很简单，没想到又踩了个坑，在这里居然消耗了整个DIY环节里最多的时间

这是网上找的旋转编码器输出波形，因为买的PCB只有编码器而没有滚轮，为了方便调试，找了个鼠标拆了飞线接到键盘上：

根据上面的波形代码很快就写好了，效果也相当不错。但是换回原机的编码器时却傻眼了，音量根本不受控，还一度怀疑是编码器坏了，又刷回官方固件，测试却一切正常。于是只能各种修改测试，加延时、消抖，折腾了两天无果。。只好翻箱倒柜找出了这个(最便宜的逻辑分析仪)：

又经过一通瞎操作，捕获输出波形，终于真相大白

逆时针

顺时针

这货不知道是不是罗技定制的，跟一般的妖艳贱货是不一样的 ，无论往哪边转输出波形都有一个边沿是同步的，网上就找不到有这样的，可把我坑苦了。按照新的波形修改检测方法，虽然没有原厂的那么顺畅，勉强也能用了，后面再优化吧。又得到一个教训：该用工具的时候还是要好好用，别瞎折腾。

至此定制目标基本都已达成，差不多可以拆机实战。可是后面想升级优化啥的(肯定会的)怎么办，又得再拆一次，这也太麻烦了；可也不能把下载线给接出来或者外壳上挖洞啥的，那样太难看了。。。

于是又开始研究 Bootloader。

免拆升级

Bootloader这东东通俗点说是一个引导程序，单片机启动的时候先执行引导程序，根据一定条件(某按键是否按下，某存储器状态)来决定执行升级程序，或者直接运行应用程序(在这里键盘的程序就可以看作是一个应用程序)，玩路由器的很多朋友估计听说过不死breed, 就是差不多那样的东东。

免拆升级有多种方式可以实现，作为键盘来说，最恰当的肯定是利用USB来传输了，有两种方式可选，一是模拟成U盘，把固件拖进去就能升级；二是DFU设备，即 Device Firmware Upgrade, ST有提供相应的工具，CubeMX也有相应的功能，设置好就可以生成代码。便利性当然是U盘方式更优，不需要任何额外软件。

事实上我不算是刚开始研究 bootloader, 之前做机箱温控的时候就找到了相关资料，可惜那位大佬用没有使用HAL库，而是综合了多家的代码，风格那叫一个迥异。当时想要尝试移植到STM32G系列上，结果改头文件改的人崩溃，直接放弃了。

这次抱着试一试的想法再次去 Github 搜了下，看看有没有 HAL 版本的，居然真找到了：

github.com/sfyip/STM32F103_MSD_BOOTLOADER

巧的是这位大佬正好是在我找之前几天才分享出来的。移植到STM32L系列只改了几行代码就测试成功，由此也可见HAL库项目的优势。在大佬的代码基础上做了些改进，不需要定义单片机的容量和FLASH的page大小了(话说这个page大小不了解的话查起来真是麻烦，它并不是写在数据手册里的)。

这是我移植修改的： github.com/lingex/STM32L_DFU_Solution

键盘代码(或者叫App)需要修改下地址指向，编译时候生成bin格式的固件文件，相关资料网上很多，这里就不说这么细了。按住GameMode插上USB线，键盘就会被识别为一个U盘(Logo灯会闪烁)，把bin文件粘贴到U盘里，长按GameMode键两秒左右等到Logo灯常亮后放开，或者直接断电重启就完成升级了。

不要在意U盘的大小哈，这个是可以随便改的。接下来终于可以写到键盘里实战啦。

键线分离

如果不改TypeC, 键盘只要拆开后盖，下载完程序就可以装回去了，基本上可以无损的：

不过拆都拆了，还是留下点痕迹吧。这个算是很多人热衷的一项操作了，原版的USB线实在是太粗太硬了。

键线要分离，插座肯定是要TypeC的了，这键盘出线口是这样的，没有预留螺丝孔什么的，只能自己想法固定：

找了块废板(温控机箱V2.0的板子)，把USB接口部分剪下来，当初把D+ D-引脚引出来了真是明智：

大致修剪下：

直接把原版的线剪了，主要是可以利用板端的插头

接着是要想办法固定了，再剪了一块长方形的pcb

用502粘起来：

直接焊在两个按键脚上固定，把多余的连接铜箔划断，空洞的地方贴上胶布遮挡下：

外面看起来的样子，勉强看得过去吧：

注：不推荐类似的做法。插座与PCB采用这样的刚性连接是不太恰当的，因为当USB接头比较长，受外力作用可能会翘断PCB, 我这是临时用用，目前已经画了两块小PCB，之后要重新安装固定的。

正规的键线分离是类似这样的，虽然插拔有所不便，但是受力点在线上，不容易导致插座或者PCB损坏：

本来想把Logo灯换成红色的，结果发现用的是侧发光的LED，强行换成普通的估计效果不好，于是作罢。

这键盘音量滚轮没有阻尼的，我还是喜欢有阻尼的感觉，于是也顺手给它改了(下排中间那个弹片是关键)：

从一个大小相近的编码器中拆来的，有微小差距，需要用小刀修葺下，加上这个弹片之后，手感就跟鼠标滚轮类似了。

写程序到正式的键盘里不需要焊上排针，用这种公对母的排线就行，反正也不需要批量操作，用手压住下好bootloader程序就行。

键盘USB线插不插上都没关系，下载完bootloader就可以断开连接了，顺便把键盘App也一起下载了也行，甚至可以先把键盘装起来。这时插上USB线，如果上一步没有把键盘App一并写入，则电脑会把键盘识别成U盘，再把键盘App拷进去就行。

升级完之后，Insert键关掉的状态是不亮的，也不会给电脑发消息，FN+Insert可以切换：

随便写了个拖影灯效装个逼给大家看看：

反正升级方便，单片机还剩余一半空间，后续还可以添加更多灯效，不过我对此不是太热衷，可能不会加了。其实背光亮度调节这里也碰到了一个坑(某些情况下会有噪音)，篇幅太长就不写了。下一步计划是支持 NKRO (N/全键无冲，现在只支持6个普通按键同时按下)，虽然这几年其实也没用上全键无冲这特性，但毕竟原本是可以支持的，就当作一个改进空间吧。

另外一个可以改进的点是将前置消抖改为后置消抖，即现在的消抖机制是先消抖等待按键稳定了才报告，可以改进为检测到按下先报告再等待稳定。毕竟作为一个游戏键盘，10ms延迟缩短到1ms, 可以说是一个相当可观的提升，虽然对手残来说其实没啥区别

总结

距离键盘注入新灵魂已经几天了，包括本文的部分内容以及键盘自身的部分代码也是用它编写的(成熟的键盘，要学会给自己写固件 )，玩游戏也没问题。编辑本文期间整理思路发现键盘矩阵我好像搞错了，但是不知道为什么可以正常工作 就先错着吧。

代码仓库: github.com/lingex/G610Rebuild

有兴趣的童鞋可以去瞧瞧，之后应该还会继续修改完善。最终的管脚分配经过几次测量和修改，与最早的图有所区别，代码仓库中是最新的，CubeMX工程也包含在其中。

其它参考

高清图来自: weistang.com/article-5259-5.html

背光驱动芯片数据手册: st.com/resource/en/datasheet/stled524.pdf

这个DIY看起来是不是已经挺完整的了？除了更多的灯效之外还有什么可以折腾的？

“你们想得太简单了。”

下篇预告：还记得提取出来的官方固件吗？下一篇是要对它动刀，实现支持U盘方式刷回去等等。

一不小心写了好长篇幅，快赶上毕业论文的量了 看看有没人支持吧，没什么人看就不写下篇了哈