Keybytes: Bàn phím mô-đun thực sự với mỗi phím là một bo mạch riêng

Banner dự án bàn phím mô-đun Keybytes

Một dự án bàn phím mã nguồn mở vừa gây chú ý trên cộng đồng công nghệ với cách tiếp cận khác biệt hoàn toàn so với các bàn phím cơ thông thường: mỗi phím là một bo mạch in (PCB) độc lập có vi điều khiển riêng. Dự án mang tên Keybytes, do lập trình viên NotARoomba phát triển và chia sẻ trên GitHub.

Điểm đáng chú ý là toàn bộ thiết kế phần cứng, từ mạch in đến vỏ máy, đều được công khai theo giấy phép MIT, cho phép bất kỳ ai cũng có thể tải về, chỉnh sửa và tự chế tạo.

Mỗi phím là một máy tính thu nhỏ

Ý tưởng cốt lõi của Keybytes là mỗi phím sở hữu một vi điều khiển CH32V003 dựa trên kiến trúc RISC-V. Điều này biến mỗi phím thành một thực thể độc lập, có khả năng xử lý tín hiệu và giao tiếp với bo mạch chủ.

Huy hiệu CH32V003 RISC-V của dự án

Nhờ vậy, người dùng có thể sắp xếp lại bố cục phím theo ý muốn mà không cần hàn lại hay thay đổi phần mềm phức tạp. Các phím kết nối với nhau và với bo mạch chủ thông qua chân pogo (pogo pin) ở cả bốn cạnh, truyền tải nguồn 3.3V, GND và tín hiệu I2C.

Thiết kế này được chia thành hai loại bo mạch, cả hai đều có kích thước chuẩn 1u (19,05 mm x 19,05 mm):

• Keybit: bo mạch của một phím đơn lẻ, gắn switch Cherry MX và vi điều khiển CH32V003, có các pad ở góc để nạp chương trình.
• Keyword: bo mạch chủ, được tách thành hai lớp PCB xếp chồng lên nhau.

Bo mạch chủ và khả năng kết nối không dây

Lớp trên của Keyword chứa vi điều khiển STM32WB55RGV6 hỗ trợ Bluetooth và USB, cùng ăng-ten gốm và bộ nhớ flash QSPI 2MB (W25Q16JV) dùng để lưu trữ firmware của các phím.

Huy hiệu STM32 của bo mạch chủ

Lớp dưới đảm nhận phần nguồn và kết nối, bao gồm cổng USB-C có bảo vệ ESD, mạch sạc pin BQ25895 với các pad hàn cho pin LiPo 1S, và bộ chuyển đổi Buck-Boost TPS631000. Ba chân pogo ở mặt trên của bo mạch chủ dùng để nạp chương trình cho các phím.

Ngoài ra, hệ thống còn có đèn LED trạng thái RGB giúp người dùng theo dõi tình trạng hoạt động của bàn phím.

Vỏ nam châm và quy trình chế tạo

Các module được giữ với nhau bằng vỏ có nam châm, cho phép tháo lắp và tái sắp xếp nhanh chóng mà không cần dụng cụ. Vỏ máy được thiết kế tùy chỉnh trên Onshape, với các tệp STEP được cung cấp sẵn trong thư mục cad của kho lưu trữ.

Về công cụ thiết kế, toàn bộ mạch in được thực hiện bằng KiCad, phần vỏ dùng Onshape, còn hình ảnh 3D được render bằng Blender. Dự án cũng sử dụng STM32CubeMX cho phần cấu hình vi điều khiển và được phát triển trong khuôn khổ Hack Club Forge.

Ý nghĩa với cộng đồng phần cứng mở

Keybytes là một ví dụ thú vị cho xu hướng phần cứng mô-đun hóa, nơi người dùng không còn bị ràng buộc bởi thiết kế cố định của nhà sản xuất. Cách tiếp cận này gợi mở nhiều hướng ứng dụng: từ bàn phím tùy biến cho người dùng chuyên nghiệp, đến các thiết bị nhập liệu chuyên dụng trong môi trường công nghiệp.

Với mỗi phím là một bo mạch có khả năng lập trình riêng, giới hạn duy nhất nằm ở trí tưởng tượng của người dùng.

Đối với cộng đồng yêu thích bàn phím cơ và phần cứng mở tại Việt Nam, đây là dự án đáng để tham khảo, đặc biệt khi toàn bộ tệp thiết kế đều được công khai. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tự chế tạo đòi hỏi kỹ năng hàn linh kiện dán (SMD) và hiểu biết nhất định về thiết kế mạch in.

Toàn bộ mã nguồn, sơ đồ nguyên lý, layout và tệp CAD có thể được tìm thấy tại kho lưu trữ GitHub của dự án, theo giấy phép MIT.