ZMK固件硬件集成指南：从键盘PCB到完整功能实现

ZMK固件硬件集成指南：从键盘PCB到完整功能实现

zmk ZMK Firmware Repository 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/zm/zmk

硬件集成概述

在ZMK固件生态中，将键盘硬件与固件完美结合是一个系统工程。本文将从技术实现角度，深入解析如何为ZMK固件适配各类键盘硬件，包括完整键盘PCB和模块化键盘设计。

核心架构要素

要让键盘在ZMK固件中正常工作，需要配置以下关键元素：

1. 物理布局定义：描述键盘的电气和物理结构

   • 包含矩阵扫描驱动配置（GPIO矩阵或直接连线）
   • 矩阵转换定义，将物理行列映射为逻辑键位
   • 可选键位物理尺寸描述，用于可视化工具精确显示

2. 键位映射：定义各键位的功能行为

   • 包含基础按键、修饰键、瞬时层切换等
   • 采用分层结构设计

3. 可选功能组件：如编码器、背光系统等

硬件分类架构

ZMK采用Zephyr RTOS的"板卡(board)"和"扩展板(shield)"概念来组织键盘硬件定义。

板卡(Board)定义

指包含微控制器单元(MCU)的PCB，分为两类：

• 集成MCU的完整键盘PCB（如Planck、Preonic）
• 独立MCU模块（如nice!nano、Seeed Studio Xiao RP2040）

扩展板(Shield)定义

指需要搭配MCU板卡才能工作的键盘组件：

• 无MCU的键盘PCB（如Kyria、Lily58）
• 手工布线的键盘矩阵

这种设计实现了硬件模块化，允许用户自由组合不同MCU板卡与键盘扩展板。

实现方式详解

自包含键盘实现

对于集成MCU的键盘，所有配置都定义在板卡目录中。典型文件结构如下：

键盘名称/
├── Kconfig.board        # 板卡级Kconfig配置
├── Kconfig.defconfig    # 默认配置项
├── 板卡名称_defconfig   # 硬件特定配置
├── 板卡名称.dts        # 设备树定义
├── 键盘名称.keymap     # 默认键位映射
├── board.cmake         # 烧录配置
└── 键盘名称.zmk.yml    # 元数据

关键文件说明：

• 设备树文件(.dts)：定义MCU型号、矩阵扫描、物理布局等
• Kconfig文件：配置系统功能如USB/BLE支持
• CMake文件：指定烧录方式

复合键盘实现

对于需要搭配MCU模块的键盘，配置定义在扩展板目录中：

键盘名称/
├── Kconfig.shield      # 扩展板Kconfig配置
├── Kconfig.defconfig   # 默认配置
├── 扩展板名称.overlay  # 设备树覆盖
├── 键盘名称.keymap    # 默认键位映射
└── 键盘名称.zmk.yml   # 元数据

关键区别：

• 使用.overlay文件而非完整设备树
• 通过GPIO连接点(如&pro_micro)引用MCU引脚
• 更灵活的硬件组合能力

开发建议

1. 矩阵扫描优化：根据键盘类型选择GPIO矩阵或直接扫描方式
2. 物理布局定义：建议包含详细键位尺寸，提升可视化效果
3. 模块化设计：合理拆分设备树定义，便于维护
4. 默认配置：为常见使用场景设置合理的默认值

通过理解这些硬件集成概念和实现方式，开发者可以更高效地为ZMK固件适配各类键盘硬件，充分发挥ZMK的模块化优势。

zmk ZMK Firmware Repository 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/zm/zmk