# EDA-Keypad小键盘

文档：https://wiki.yang17.top/products/oshwhub/oshw-e9b800b25666423da8a4b87f4755e313/
项目来源：https://oshwhub.com/course-examples/keyboard
分类：硬件项目
更新时间：2026-07-28T09:59:17.000Z

基于【立创开发板 ColorEasyPico2 RP2350】构建，是一个双功能的小键盘，会根据连接的设备自动切换功能，既能当小键盘又能当计算器。

资料超详细 👇

项目介绍

硬件设计

软件设计

3D结构

附件下载

硬件工程

项目介绍

本项目基于【立创开发板 ColorEasyPico2 RP2350】构建，是一个双功能的小键盘，会根据连接的设备自动切换功能，既能当小键盘又能当计算器。
项目结构与电路设计简单，仅单面布线，成本底且适合新手复刻焊接。

项目功能

RP2350具有双核Arm Cortex-M33核心和双核RISC-V Hazard3核心，可自由选择gcc编译，在这个项目中我们提供的两种固件，分别是：

Arm Cortex-M33 300Mhz超频固件

RISC-V Hazard3 默频固件

Raspberrypi的芯片一直都具备有一定的超频空间，适合LVGL之类的图形化场景，且RP2350的RISC-V核心还可运行Linux Buildroot系统，可玩性很高

 固件功能

 ✅ USB-HID小键盘（连接到主机USB接口时）

 ✅ 计算器（连接到电源时）

 ✅ 按键RGB灯效

 ✅ RGB亮度调节

 ✅ 小屏幕信息显示

开发文档及教程

嘉立创EDA-教育与开源文档中心

硬件参数

 基于【立创开发板 ColorEasyPico2 RP2350】，支持USB-HID功能，通过HID模拟键盘

 屏幕使用 SSD1306 驱动 0.91 寸屏幕，用于显示计算器，灯光亮度等信息

 按键采用热插拔设计，可自由更换键盘轴体

 旋钮采用EC11，HID模式下按下为NUM LOCK按键，计算器模式下为AC清除按键

 灯光采用WS2812 RGB灯珠，通过pwm信号控制，支持彩色

硬件设计

 主控电路

 这里直接使用立创开发板 ColorEasyPico2 RP2350开发板，这里我们只引出了用到的几个接口，你可以根据需求引出需要的IO

 查看数据手册
 开发板源工程
 前往立创商城

 屏幕电路

 这里直接采用SSD1306驱动的0.91寸LCD 4Pin接口屏幕模块

 查看数据手册
 前往立创商城

 旋钮电路

 这里直接采用EC11旋钮，电路中为方便焊接，没有加入硬件防抖，全部通过软件处理抖动，降低焊接难度及成本。

 查看数据手册
 前往立创商城

 热插拔轴座

这里我们使用支持热插拔的轴座，你可以自行配置你喜欢的键盘轴体。

需要注意的是，这里我们为了能流畅走线，所以特定好了按键的IO接口，这必然会为后面软件开发带来一定复杂性，你当然可以按照自己的想法接线，但可能走线会很乱。

 查看数据手册
 前往立创商城

 RGB灯组

RGB灯组这里因为剩余的IO足够，所以我们设计为16个RGB组成的矩阵为一组RGB，EC11右侧的独立按键为另外一组RGB，当然你也可以全部串联到一起节省一个IO口。

这里同按键设计一样，为了能流畅走线，所以特定好了按键的IO接口，这必然会为后面软件开发带来一定复杂性，你当然可以按照自己的想法接线，但可能走线会很乱。

 查看数据手册
 前往立创商城

 供电电路

供电这里依照WS2812的数据手册要求供电电压在3.5-5V电压之间，而我们开发板上只有3.3V和5V电压，为确保稳定性这里选择了5V供电。但依照WS2812数据手册中对信号电压的要求是+0.5VDD到-0.23VDD，而pico2开发板原理图中IO电压为3.3V，理论上还要增加一个电平转换电路，不过在实际测试中WS2812的信号电压在2.4V以上时就被判断为1了，也就是说逻辑判断电压实际和VDD电压影响不大，所以为了简化电路降低成本，选择不做电平转换直接连接

软件开发

 开发环境

 软件环境：VSCode+PlatformIO

 开发语言：C/C++

 USB HID协议

 在本项目中我们主要使用的是USB HID协议，在开发之前建议先认真阅读USB组织提供的USB HID协议文档

 第10章 Keyboard/KeypadPage(0x07)

 USB HID 协议官方文档

 库

 通过以下库完成本项目开发

 TinyUSB Library：用于USB协议收发

 NeoPixel：用于RGB驱动

 GFX Library：用于图形绘制

 SSD1306：用于屏幕驱动

 函数定义

 通过以下函数完成小键盘逻辑处理

 uint32_t Wheel(byte WheelPos) ：彩虹色轮生成函数

 void effectRainbow()：彩虹灯效

 void effectMarquee()：跑马灯效

 void runLEDEffect()：灯效调用

 void handleEncoderRotation()：EC11旋钮逻辑判断

 float evaluateExpression(String expr)：计算器逻辑处理

 色轮生成函数 

先将整个255色环被均分为三个区段：

红->蓝（0-84） 2. 蓝->绿（85-169） 3. 绿->红（170-255）

每个区段通过两个颜色分量的线性变化实现平滑过渡

使用255色阶（3*85=255）确保颜色变化连贯无断层

uint32_t Wheel(byte WheelPos) 
{
// 反转输入值，使颜色轮逆向旋转（255为起点，0为终点）
WheelPos = 255 - WheelPos;
/* 第一阶段：红色 -> 蓝色渐变（当WheelPos在0-84范围时）
if (WheelPos < 85)
 return strip.Color(
 255 - WheelPos * 3, 
 0, 
 WheelPos * 3 
);
/* 第二阶段：蓝色 -> 绿色渐变（当WheelPos在85-169范围时）
if (WheelPos < 170) 
{
 WheelPos -= 85; 
 return strip.Color(
 0, 
 WheelPos * 3, 
 255 - WheelPos * 3 
 );
}
/* 第三阶段：绿色 -> 红色渐变（当WheelPos在170-255范围时）
WheelPos -= 170; 
return strip.Color(
 WheelPos * 3, 
 255 - WheelPos * 3, 
 0 
);
}

 灯效显示

这里直接用NeoPixel的setPixelColor函数指定RGB并显示就好了

void effectRainbow()：彩虹渐变灯效

void effectMarquee()：红绿蓝跑马灯灯效

void runLEDEffect()：灯效模式调用函数

void effectRainbow()
{
static uint8_t offset = 0;
for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++)
{
 strip.setPixelColor(i, Wheel((i + offset) & 255));
}
strip.show();
offset++;
delay(50);
}
// 跑马灯效果
void effectMarquee()
{
if (millis() - effectTimer > 200)
{
 effectTimer = millis();

 strip.clear();
 strip.setPixelColor(marqueePosition, 0xFF0000); // 红色光点
 strip.setPixelColor((marqueePosition + 4) % NUM_LEDS, 0x00FF00); // 绿色跟随
 strip.setPixelColor((marqueePosition + 8) % NUM_LEDS, 0x0000FF); // 蓝色跟随
 strip.show();

 marqueePosition = (marqueePosition + 1) % NUM_LEDS;
}
}
// 灯效模式调用
void runLEDEffect()
{
switch (ledMode)
{
case MODE_RAINBOW:
 effectRainbow();
 break;
case MODE_MARQUEE:
 effectMarquee();
 break;
}
}

 EC11旋钮逻辑判断 

在旋钮逻辑判断函数里，这里对旋钮旋转方向的判断是通过EC11的CLK和DT两条信号线判断，这里我们可以先看一下旋钮旋转时的时序图

把这两个引脚状态合并成二进制来看，也就是说00 -> 01 -> 11 -> 10 -> 00为顺时针旋转，00 -> 10 -> 11 -> 01 -> 00为逆时针旋转，通过两两之间的变化就可以知道EC11旋钮是顺时针旋转还是逆时针旋转了

void handleEncoderRotation()
{
// 静态变量保存前次状态（CLK和DT的组合状态）
static uint8_t lastState = 0; // 存储上一次的引脚组合状态（2位二进制）
static unsigned long lastTime = 0; // 存储上次状态变化的时间戳（防抖用）
const unsigned long debounceDelay = 5; // 消抖时间阈值（单位：毫秒）

// 读取当前编码器状态（将两个引脚状态合并为2位二进制数）
// 格式：高1位是CLK引脚状态，低1位是DT引脚状态
uint8_t state = (digitalRead(EC11_CLK) << 1) | digitalRead(EC11_DT);

// 检测有效状态变化（状态不同且满足消抖时间条件）
if (state != lastState && (millis() - lastTime > debounceDelay))
{
 /* 顺时针旋转状态序列检测（EC11编码器四步变化规律）：
 * 00 -> 01 -> 11 -> 10 -> 00
 * 当检测到以下任一有效转换时判定为顺时针旋转：
*/
 if ((lastState == 0b00 && state == 0b01) ||
 (lastState == 0b01 && state == 0b11) ||
 (lastState == 0b11 && state == 0b10) ||
 (lastState == 0b10 && state == 0b00))
 {
 // 顺时针旋转：降低目标亮度（需确保不低于最小值）
 targetBrightness = (targetBrightness - BRIGHTNESS_STEP);
 }
 /* 逆时针旋转状态序列检测（反向四步变化规律）：
 * 00 -> 10 -> 11 -> 01 -> 00
 * 当检测到以下任一有效转换时判定为逆时针旋转：
*/
 else if (
 (lastState == 0b00 && state == 0b10) ||
 (lastState == 0b10 && state == 0b11) ||
 (lastState == 0b11 && state == 0b01) ||
 (lastState == 0b01 && state == 0b00))
 {
 // 逆时针旋转：增加目标亮度（需确保不超过最大值）
 targetBrightness = (targetBrightness + BRIGHTNESS_STEP);
 }

 // 更新状态变化时间戳
 lastTime = millis();
 // 保存当前状态用于下次比较
 lastState = state;
}
}

 计算器逻辑

 计算器这里则是通过按键拼接字符串，然后再解析字符串计算实现的，这里的函数主要是解析字符串

if (isdigit(c) || c == '.' || (c == '-' && newNum))：数字解析，解析正负数及小数

else if (!newNum)：运算符处理，解析加减乘除

if (c == '+' || c == '-')：运算符类型判断，确保先乘除后加减

if (numStr.length() > 0)：处理表达式末尾未被运算符触发的剩余数字

float evaluateExpression(String expr)
{
expr.replace(" ", ""); // 移除所有空格，确保表达式紧凑
float result = 0; // 最终计算结果
float currentTerm = 0; // 当前处理的运算项（用于处理乘除优先级）
char op = '+'; // 当前运算符（初始化为+）
String numStr; // 临时存储数字字符串（支持多位数和小数）
bool newNum = true; // 标志位，表示是否开始新数字输入

// 逐字符解析表达式
for (int i = 0; i < expr.length(); i++)
{
 char c = expr[i];
 /* 数字/符号处理：
 * 1. 常规数字：0-9
 * 2. 小数点：.
 * 3. 合法负号：出现在数字开头或运算符后 */
 if (isdigit(c) || c == '.' || (c == '-' && newNum))
 {
 numStr += c; // 将字符追加到数字缓冲区
 newNum = false; // 标记进入数字输入状态
 }
 // 运算符处理
 else if (!newNum)
 {
 float num = numStr.toFloat(); // 转换缓冲区为浮点数
 numStr = ""; // 清空数字缓冲区
 
 /* 根据前一个运算符处理当前项（实现乘除优先级）：
 * 加减运算符：将当前项加入结果
 * 乘除运算符：立即计算当前项 */
 switch (op)
 {
 case '+':
 currentTerm = num; // 加法项直接存入当前项
 break;
 case '-':
 currentTerm = -num; // 减法项转为负数存储
 break;
 case 'x':
 currentTerm *= num; // 乘法立即计算
 break;
 case '/':
 if (num == 0)
 return NAN; // 除零错误返回特殊值
 currentTerm /= num; // 除法立即计算
 break;
 }

 /* 运算符类型判断：
 * 遇到加减运算符时将当前项累加到结果
 * 遇到乘除运算符时暂存当前项继续运算 */
 if (c == '+' || c == '-')
 {
 result += currentTerm; // 将累计的当前项加入最终结果
 currentTerm = 0; // 重置当前项
 }
 op = c; // 更新当前运算符
 newNum = true; // 标记需要开始新数字
 }
}

/* 处理最后一个数字项（表达式末尾没有运算符的情况）
if (numStr.length() > 0)
{
 float num = numStr.toFloat();
 switch (op) // 根据最后的运算符处理
 {
 case '+':
 currentTerm = num;
 break;
 case '-':
 currentTerm = -num;
 break;
 case 'x':
 currentTerm *= num;
 break;
 case '/':
 if (num == 0)
 return NAN;
 currentTerm /= num;
 break;
 }
}

result += currentTerm; // 将最后的当前项加入结果
return result; // 返回最终计算结果
}

3D外壳结构

 前盖

侧面1
侧面2

外壳设计有螺丝孔柱，用于固定。

壳体内部添加倒角加强，屏幕部分为排针焊点添加槽位，屏幕下侧添加限位槽，避免屏幕受外力下凹。

主体外壳采用大圆角，使得整体美观圆润。

后盖

正面
背面

后壳同样采用大圆角，使得整机圆润。

边角处同样采用倒角加强，并开Type-C挖孔。

壳内三角添加PCB支撑，避免PCB受力不均、凹凸不平。

安装结构

项目采用的是三段式结构，由前盖、主板、后盖构成

3D预览图
实物图

 安装屏幕

 首先将屏幕插入进前盖屏幕限位槽中

 安装主板

 将拼装完成的主板倒扣，主板屏幕排母对准屏幕排针插入

 安装后盖

 后盖倒扣插入即可

 免费打样

 嘉立创提供一站式产业互联智造平台，涵盖电子、机械产业一站式服务🛠️
 
 嘉立创免费PCB打样
 嘉立创免费3D打样

 实物图

1
2

小键盘模式
计算器模式

 拓展方向

本项目提供了一个简单的多功能小键盘，你可以在本项目的基础上添加更多灯效，屏幕功能等等。另外RP2350还带有USB串口通讯，你可以借助UART通讯使用QT/Flutter为小键盘开发一个上位机，实现更多自定义功能，比如自定义键位、快捷键、音乐律动灯效、电脑性能显示等，而且主板还有余2个IO，1个可共用的IIC，完全可以拓展很多功能。

 更多RGB灯效

 上位机软件控制

 自定义快捷键

 电脑性能显示

 温湿度监测

 ......