Utilisateur:Jeff/atelier clavier

De Disposition de clavier francophone et ergonomique bépo

Attention

Cette page n'est plus d'actualité, elle est remplacée par cette page sur le site principal

Cette page est destinée à centraliser quelques ressources utiles pour se faire un clavier (voir http://forum.bepo.fr/viewtopic.php?id=776)

Il commence à y avoir beaucoup de monde qui veut se faire son propre clavier, c'est pas mal du tout. Dans les projets de status de l'association Ergodis il y a une petite note là dessus, il faudrait confirmer cet objectif, même si pour moi c'est plus fait à titre ludique quand dans un réel objectif d'ergonomie.

Objectif

La création d'un nouveau clavier peut être vu comme la continuité du travail sur l'ergonomie de la disposition sur un clavier standard.

L'objectif de cette page est de donner quelques orientations pour aider quelqu'un voulant se fabriquer ou modifier un clavier. Ce n'est pas un guide de construction pas à pas, l'objectif est d'assister la créativité, pas de la tuer.

Liens utiles, références

Généralité et référence

Avant de tout réinventer, il peut être utile de connaître quelques bases. L'exploration du site Bépo est une première étape, en particulier :

À ne pas rater

Forums dédiés aux claviers, principalement mécaniques :

Sites de "bricolage" électronique

Divers

Éléments techniques utiles

Exemples de réalisation

Attention

La chasse est ouverte !

Extérieures

Nom liens état remarque
humblehacker http://www.humblehacker.com/keyboard/ et http://geekhack.org/index.php?topic=6292.0. prototype
Chordite http://chordite.com prototype
Ergodox http://ergodox.org Commande groupées
Key64 http://www.key64.org/ prototype
XYNV http://deskthority.net/workshop-f7/the-xynv-keyboard-t40.html prototype clavier matriciel en deux parties
 ?? microswitchs http://mykeyboard.co.uk/microswitch/ prototype clavier a microswitchs
Komar https://github.com/komar007/ghkb prototype
steampunk input set http://deskthority.net/photos-videos-f8/steampunk-input-set-t3757.html prototype
numpad http://geekhack.org/index.php?topic=38963.90 prototype
Kmac http://deskthority.net/photos-videos-f8/kmac-updates-t2051.html commande groupée
clavier en deux partie http://www.thecraftstudio.com/bcboy/keyboard.html prototype
keyglove-wearable-input-device] http://www.kickstarter.com/projects/jrowberg/keyglove-wearable-input-device prototype funded
textskin http://www.kickstarter.com/projects/1780168636/textskin-game-controller-keyboard-at-your-fingerti prototype
Clavier recouvert de cuir http://deskthority.net/workshop-f7/dell-at102w-to-tenkeyless-mod-t5137.html prototype
Trackball intégrable au clavier http://deskthority.net/workshop-f7/custom-trackball-t4773.html prototype
Transformer une machine à écrire en clavier http://www.instructables.com/id/usb-typewriter/ industrialisé
Almost-A-Datahand http://geekhack.org/index.php?topic=10077.0 prototype
KeyPoard http://pyrolistical.github.com/blog/2012/08/11/full-custom-keypoard/ prototype
catboard http://geekhack.org/index.php?topic=38857.30 prototype
GH60 http://geekhack.org/index.php?topic=37570.0 prototype collaboratif
Hornet http://deskthority.net/workshop-f7/codename-hornet-t4488.html prototype

Au sein du site Bépo

par liens état remarque
Fauve TypeFauvix Concept différents collaborateurs successifs ont enrichi ce projet
Robipo TypeRobix Concept
XavierC 1+1=10 Concept placement des touches grossièrement testé sur un clavier orthogonal
ariasuni Clavier parfait Concept
Jeff Cladeon et Cellovier & Clavier bois Prototypes
Twal TWalErgo Concept
Robin Proto_moussix Concept

Avant projet

Cible

Est-ce que l'on veut créer la nouvelle référence mondiale en terme de forme de clavier, répondre à un besoin spécifique (handicap) ou juste faire un truc original ?

Il est utile de cerner l'objectif recherché. On ne fera pas le même clavier si l'on veut pouvoir :

  • travailler avec les pieds sur le bureau ;
  • taper ses mémoires en conduisant, ou en faisant du tapis roulant (vélo d'appartement...) ;
  • recopier un texte manuscrit que l'on veut placer entre les mains ;
  • réduire l'encombrement sur le bureau ;
  • faire le clavier le moins collègue-friendly possible ;
  • faire un clavier pédagogique pour enfant ;
  • ...

TODO Faire une petite note sur l'industrialisation, ses coûts, l'absence de marché hors besoins unitaires.

Nom du projet

Ou comment sortir des type-machin et des truc-ergo.

Outils d'aide à la conception

Les outils suivants peuvent être pertinents en phase de conception. Dans la mesure du possible, des liens vers des documentations, des tutoriaux et des exemples sont indiqués :

Pour des formes un peu complexes, il peut être utile de faire un maquettage en grandeur réelle :

  • pâte fimo / pâte à modeler ;
  • papier mâché ;
  • carton plié.

Formes

Il n'y a pas de réelle limite à la forme que peut avoir un clavier. Au delà du conformisme et de l'utilisabilité, tout un champ de possible est ouvert à la fantaisie.

Forme globale

  • à plat, le plus classique, droit, en vague ;
  • en bol mode Kinesis ;
  • monobloc / multibloc, «splité», zone spécifique pour les pouces ;
  • vertical ;
  • sous le clavier type alphagrip ;
  • par accord, chordite, gkos, Jellyfish ;
  • autre, façon suka ;
  • totalement différent (violoncelle, curseur 2D ou 3D).

Nombre de touches

Positionnement des touches

  • dessus/dessous
  • pédale
  • dental (ou incisif ?)
  • latéral
  • frontal
  • sous le pouce
  • au dessus des doigts (action par extension)
  • en retour sous les paumes
  • par appui des paumes
  • coup de poing (pour Ctrl alt Supp par exemple)

Disposition des touches

Exemples de formes de disposition des touches

L'image suivante résume quelques idées de disposition des touches :

Ce ne sont que quelques exemples de disposition possibles, il manque par exemple l'alignement pur de type piano :

  • décalé façon machine à écrire ;
  • orthogonal façon typematrix ou Utilisateur:Jeff/ortho ;
  • «patte d'ours» façon ergodox
  • en éventail (les doigts s'écartent quand on ouvre la main) ;
  • tentative de composite (Utilisateur:Jeff/cladeon#V2).

Types de touches

Il faudrait définir précisément ce qu'est un clavier. Dans un premier temps c'est un outil qui capte une action manuelle de l'utilisateur, l’interprète et la transmet à un ordinateur sous forme de commande ou de texte (c'est pas suffisant et ne permet pas de distinguer un clavier d'une souris, mais ça suffira pour la suite du paragraphe).

Les moyens techniques destinés à capter l'action de l'utilisateur peuvent être multiples. Le plus simple est l'interrupteur, mécanique ou optique pas exemple, mais on peut aussi envisager une surface capacitive, des accéléromètres, des potentiomètres ou des jauges de contrainte.

Interrupteur

Interrupteurs dédiés

Pour avoir un aperçu des différents interrupteurs existants, ou ayant été commercialisés, consulter la page List_of_all_keyboard_switches du wiki Deskthority. On peut citer en particulier :

  • Cherry MX et leur écosystème coloré, ML... ;
  • Matias Alps.

L'utilisation des switchs facilite la création d'un clavier, il suffit d'assembler les interrupteurs et de les câbler. (voir ci-dessous "fixation des switchs spécifiques")

TODO mettre les liens vers la documentation de référence de ces interrupteurs (dimensions, type de montage)

Il existe également un projet pour reproduire les interrupteurs à doigt 5 positions utilisés dans les claviers Datahand (Re-Create the datahand - first babystep)

Interrupteurs standard

  • à bascule
  • instables Left thumb panel.jpeg

Interrupteurs spécifiques

  • DIP, surtout pour la configuration
  • roues codeuse (très pratiques si on veut avoir 10 «pages» programmées)
  • thumb hat sur les joysticks (4 ou 5 positions)
  • rotacteurs, interrupteurs rotatifs multipositions

Membranes

Les membranes sont des simplifications d'interrupteurs, faciles à faire mais peut-être plus délicates à intégrer dans un montage que des interrupteurs dédiés.

Optique

  • Interrupteurs par rupture de faisceau pour détection sans contact. C'est le procédé utilisé pour les molettes de souris.
  • détecteur de proximité IR

Capacitif

Autres

  • potentiomètres : Un potentiomètre linéaire et un bouton => un clavier pour violoniste. C'est pas plus dur que ça.
  • jauges de contraintes
  • micro pour détection du lieu d'un frappe sur une surface
  • accéléromètres

Forme des touches

  • personnelle
  • rond
  • carré
  • standard : voir cabochons ci-dessous

Adapter la taille et la forme des touches à leur position, fonction, leur éloignement, la capacité de précision du doigt concerné.

Disposition

Forcément la disposition sera fonction de la forme du clavier, et probablement inversement. L'adaptation des algorithmes d'optimisation avec des claviers très originaux peut être délicate et peu rentable.

Même s'il a une forme très originale (cellovier), il apparait que l'on se fait très rapidement à un clavier basé sur une disposition bépo.

Référence pour la position des mains

  • ergots sous les index (point ou ligne). Utilisé principalement sur les familles de cabochons à empreinte cylindrique (la forme moderne)
  • empreinte plus creuse que les autres touches. Utilisé sur les familles de cabochons à empreinte sphérique (la forme ancienne)
  • structure texturée (exemple chez WASD)
  • granulosité différente (surface plus ou moins lisse)
  • hauteur ou inclinaison différente de la surface (rangée ou famille différente)
  • empreinte différente (cylindrique/sphérique)

Logique de fonctionnement des touches

  • rôle des touches
    • envoi de commande ("imprime écran")
    • changement de couche/layout ("Maj")
    • émission de caractères ("A")
    • changement état du clavier (paramétrage lent/rapide, bépo/azerty)
  • logique des modificatrices
    • instable ("Ctrl")
    • stables ("Caps lock")
    • instable avec double clic pour bascule
  • touches programmables
  • touche unique pour les parenthèses "()" et tous les signes ouvrant nécessitant un signe fermant (cf HP48 ou 1+1=10)
  • touche unique pour dérouler les accents du dernier caractère saisi
  • clavier à accord
    • complet du type Chordite
    • mixte : un clavier fonctionnant de façon usuelle mais l'appui de plusieurs touches simultanées permet de donner accès à des caractères ou des fonctions spécifique (pas seulement les touches shift, alt...). On pourrait avoir par exemple :
 a+e => "æ" o+e => "œ" t+n => "tion" t+m => "ment" i+q => "ique" i+e => "aire" e+l => "elle" t+e => "ement" 
 a+n => "ation" m+e => "omme" p+r => "pour" l+r => "leur" e+u => "euse" 
 b+r => "Bonjour" c+t => "Cordialement," ... ...

Intégration de fonctions complémentaires

Retours visuels

  • diodes
  • écran

Système de pointage intégré

  • minijoystick
  • trackpoint
  • easypoint
  • touchpad
  • joystick

Divers

  • récepteurs IR
  • lecteur de carte
  • rotacteur de défilement (alt-tab, vol+/-
  • détection de présence
  • détection d'ambiance (T°, vibration, luminosité)
  • lecteur carte
  • prise USB
  • prise jack audio/micro
  • HP
  • ...

Emballage

Pour transporter son clavier :

Idées pour une réalisation matérielle

Mode de prototypage

  • bois
  • tôle
  • pâte à modeler
  • pâte qui durcit à la cuisson (Fimo...)
  • pâte qui durcit en refroidissant (Shapelock...)
  • polystyrène extrudé
  • logiciel de conception 3D et impression 3D.

Boite

Matériaux

  • bois
  • métal
  • plastique
    • impression 3D

Par exemple boite de clavier en bois, Utilisateur:Jeff/TKL#R.C3.A9sultat ou Utilisateur:Jeff/structure_bois

Boite bois hetre face.jpg

Interrupteurs

Membranes

Les deux systèmes suivants peuvent être utilisés :

  • membrane à feuillet unique,Matrice a feuillet unique.jpg, la touche ferme le contact ;
  • membrane à trois feuillets, la pression fait le contact entre le circuit du dessus et le circuit du dessous Matrice 3 feuillets décalés.jpg Matrice 3 feuillets superposés.jpg. Les trous de la membrane intermédiaire peuvent être fait à l'emporte pièce.

Le circuit peut être réalisé en cuivre (voir ci-dessous) ou à la peinture conductrice (à tester).

TODO ajouter photo essai clavier à membrane

Pour actionner les interrupteurs, il est possible d'utiliser des dômes en caoutchouc. Dans certains clavier, les dômes sont individuels et facilement utilisable Domes individuels.jpg. Pour adapter une touche c'est une autre affaire...

Cabochons

Pour avoir de jolies touches, éventuellement avec des indications d'usage dessus. Les cabochons spécifiques aux interrupteurs cherry peuvent se trouver facilement (commandes groupées). Consulter la page Keycaps du wiki Deskthority.

Des cabochons pour interrupteurs cherry peuvent également être fait à la main (voir Utilisateur:Jeff/structure_bois#Test_de_cabochon_en_bois) :

Touche bois montage.jpg

Comment indiquer les caractères sur les cabochons ? On peut envisager :

  • autocollant voir la page Autocollants ;
  • gravure (mécanique, laser) ;
  • décalcomanie et vernis (résistance ?) ;
  • pyrogravure.

Fixation des interrupteurs spécifiques

Selon le type d'interrupteur, leur fixation peut se faire sur PCB (circuit imprimé) ou sur plaque ajourée.

La fixation sur PCB est probablement la plus simple mais doit être réservée aux claviers plats (ou presque) et il faut trouver un circuit imprimé suffisamment grand. Raw fingers panel.jpeg ou le faire soi-même en partant d'une plaque époxy ou bakélite vierge (voir la partie cablage).

Pour une fixation sur plaque, pour une construction plus rigide ou suivant une forme non plane, différentes solutions sont envisageables :

Pour le treillis en bois, il doit être possible d'utiliser des baguettes de modélisme naval (3*5mm et 5*8mm).

Pour les plaques métalliques, perceuse et lime. Mais plutôt envisager une commande auprès d'un artisan spécialisé pour une découpe par poinçonnage, laser ou jet d'eau (voir Utilisateur:Jeff/ortho). Passer par une commande groupée pour baisser les coûts (se raccrocher à une commande existante ou en provoquer une).

Voir ce fil de discussion (https://geekhack.org/index.php?topic=47744.0) pour obtenir les modèles d'ouvertures adaptés aux différents interrupteurs.

Pour les Cherry MX, il est possible d'adapter la forme des trous pour pouvoir ouvrir l'interrupteur sans le dessouder. Le découpage est cependant plus complexe et plus couteux.

Câblage

  • Diodes : pour la différence de complexité, ce n'est pas la peine de se priver. Sauf peut être lors d'un premier essai avec une puce PS2 de récupération.
  • matrice
  • matrice suspendue, facile et efficace
  • Cherry PCB il est aussi possible de partir d'une plaque d'essai.

Le cuivre adhésif en rouleau destiné à créer les vitraux tiffany permet de faire des pistes. C'est un matériaux souple, adhésif, soudable, très utile en fait. Ruban cuivre adhesif.jpg Contrairement à l'aluminium, le cuivre accroche la soudure classique à l'étain et ne requiert pas d'outillage sophistiqué. Soudure cuivre autocollant.jpg Utilisé pour faire des blindages électromagnétiques dans les guitares, il est donc vendu en plaques autocollantes par des magasins de musique comme chez Thomann.

« Attention à vos doigts, ça coupe » XavierC

Pour connecter de l'aluminium sans le souder, il est possible d'utiliser du vernis conducteur destiné à réparer les circuits de dégivrage automobile.

TODO Photo

Le principe du câblage d'une matrice d'interrupteur avec des diodes d'"antighosting" est le suivant :

Schema matrice clavier avec diodes.png

Pour une explication claire voir la page de Dave Dribin (#Éléments_techniques_utiles).

Pour un nombre restreint de touches, il est aussi possible de se passer de matrice et de diodes si le microcontroleur utilisé possède au minimum autant de ports entrée/sortie numériques que de touches désirées. Dans ce contexte, il suffit de relier chaque interrupteur à un seul port qui lui sera dédié et de le connecter à la masse de l'autre côté. Il n'y a ainsi aucun ghosting possible. Évidemment, il faut programmer le controleur différemment et un circuit récupéré sur un vieux clavier ne fonctionnera pas pour ce type de montage.

TODO Comment se faire un PCB / ou commander un PCB sur mesure (trouver rédacteur)

  • plaque cuivrée brute à graver ou à passer au bain en ayant appliqué un vernis protecteur
  • plaque à insuler (necessite une boite à insulation, artisanale ou non, et pas mal de tests)
  • sites qui proposent de fabriquer ses propres circuits imprimés, impose souvent d'organiser une commande groupée pour atteindre le minimum d'unité à produire et/ou un prix à l'unité décent.

TODO Comment relier les claviers en plusieurs parties ?

  • interface PS2 : 4 fils
  • interface I2C : 4 fils
  • interface sans fil (Bluetooth, ZigBee,… ) Nécessite une source d'alimentation secondaire.
  • cablage brut via une nappe IDE ou cable multibrin (hdmi ou Péritel pour ajouter la sécurité du blindage) : un fil pour chaque port entrée/sortie utilisé.
  • faire les parties avec chacune leur controleur indépendant (éventuellement brancher le tout sur un Hub qui peut être contenu à l'intérieur d'une de ces parties)

Processeur

Le bloc processeur peut se décomposer en trois parties :

  • la partie détection, l'interface avec la matrice pour identifier les touches appuyées ;
  • la partie traitement qui traduit les appuis en fonctions ;
  • la partie transmission qui transmets la fonction sous une forme compatible avec l'ordinateur.

TODO images exemples

En fonction de la forme du clavier, des capacités du microcontroleur, des choix de développements, ces trois parties peuvent être réalisées par une seule puce ou par des circuits distincts.

Pour un clavier en plusieurs parties, afin de limiter les câblages, il peut être intéressant d'intégrer une part du traitement de détection dans chacune des parties du clavier (voir I2C).

Si le contrôleur choisi n'a pas de capacité native I2C et un nombre limité de ports, l'utilisation de registre à décalage pour la partie détection pourra être privilégiée.

Récupération

C'est la technique la plus simple pour débuter

Puces claviers PS2 .jpg

Il est possible de récupérer le circuit d'un vieux clavier, soit directement un circuit USB (le plus facile, la puce fait alors la détection, le traitement et la transmission), soit un circuit PS2 (qui ne fera que la partie détection, le traitement et la transmission étant alors réalisés par un microcontroleur voir Lecture_PS2).

Dans les deux cas, la logique est similaire, il s'agit de substituer la matrice d'origine par un câblage répondant à notre besoin (voir matrice plus bas). La photo de droite montre quelques exemples de puces PS2. Les plus anciennes, celles comportant des puces au format DIP comme à droite, sont les plus facile à réutiliser.

  • Si la structure globale du clavier est conservée, c'est à dire qu'il y a juste quelques touches à déplacer, un pontage direct peut être fait sur la matrice.

DellAT102 resultback.jpg

  • Si tout le clavier est refait, il faut constituer un tableau qui identifie pour chaque couple de pinoches du circuit le code de caractère émis. Lorsque la matrice adaptée est crée, il n'y a plus qu'à la connecter au circuit en respectant le tableau.

Jeff-clavier-ortho-grabwood-dessous.png

Cette technique permet, par exemple, de faire très simplement un clavier bluetooth. Elle peut éviter d'avoir à programmer un microcontroleur pour ceux que la programmation rebute. Sauf à mettre de la logique entre la puce récupérée et l'ordinateur (voir ci-dessous) cette technique est cependant un peu limitée ; la logique du clavier d'origine est en effet conservée et il est rarement possible d'ajouter des touches.

microcontroleur / Platine de développement avec capacité HID

  • Teensy
  • Arduino Leonardo ou clone
  • stellaris launchpad. Pas encore testé
  • microcontroleur
  • autres exemples de solution controllers et Chameleon

Pour une utilisation dans un environnement informatique courant, il y a deux modes de connexion entre le clavier et l'ordinateur, l'USB/HID et le bluetooth. Utiliser un microcontroleur utilisant directement l'un de ces deux standards permet de faciliter le développement. La connexion via USB/HID est relativement fréquente (teensy), la capacité bluetooth impose généralement l'ajout de composants complémentaires (voir plus bas).

Les outils de programmation des processeurs embarqués se sont beaucoup démocratisés, en particulier dans la lignée des outils Wiring et Arduino. Les compétences nécessaires sont maintenant relativement aisées à acquérir, même pour des non-informaticiens, et beaucoup d'exemples sont disponibles sur internet.

Une solution de facilité est l'utilisation du teensy2++ qui permet d'éviter de se poser des questions, cette platine est suffisamment complète pour couvrir la majorité des besoins (sauf bluetooth).

  • Arduino :
    • pour : relativement répandu, environnement de développement
    • contre : cout, encombrement et seul Leonardo a une capacité native USB/HID

=> s'orienter vers un clone ?

  • Teensy
    • pour : support natif USB/HID, compatibilité Arduino, taille réduite
    • contre : peu disponible en france, coût relativement élevé et aucun modèle ne propose de trous pour des vis/boulons de montage (tient uniquement par ses soudures à un circuit imprimé)
    • 2.0, 2.0++, 3.0 ? fonction du besoin. 2.0++ est un bon compromis, cependant un peu plus grand que la 2.0. Si la question de la taille n'est pas critique c'est la solution à privilégier.
  • Stellaris launchpad
    • pour : coût
    • contre : taille, Pas encore d'exemple disponible, environnement de développement
  • Microcontroleur seul
    • pour : coût
    • contre : il faut des compétences électroniques pour l'intégrer à un circuit et bien souvent ce sont des composants de surface assez délicats à souder.

Éléments complémentaire

  • extension IO sur I2C (MCP23008, MCP23017)
  • registres à décalage
  • module bluetooth

Firmware

Les claviers USB ne sont pas des périphériques «unicode» qui définissent précisément à l'ordinateur le caractère à transmettre. La norme à conservé une compatibilité avec les anciens clavier et leur logique, le clavier envoie un code décrivant la touche appuyée (généralement en faisant référence à la position de la touche dans une disposition qwerty) et l'ordinateur l’interprète. La description des touches n'est pas identique pour tous les claviers. Ainsi, l'appui de la touche arobase d'un clavier spécial pour Mac connecté à un ordinateur window affichera un petit exposant 2.

Ce choix se justifie d'un point de vue industriel car les composants des claviers sont ainsi génériques (sauf les cabochons bien sûr) et seul le logiciel doit gérer l'internationalisation. C'est cependant un peu plus délicat si on veut juste se fabriquer un clavier multiplatformes sans avoir à toucher aux pilotes.

Créer un clavier Bépo qui fonctionne à la place d'un clavier azerty aussi bien sur PC que sur MAC sans modification des paramètres de langue est faisable mais ça demande un peu de travail. Un interrupteur à bascule (DIP par exemple) permet dans ce cas de choisir le mode de fonctionnement du clavier (MAC, PC, Bépo, Azerty) Il existe cependant des limitations : Les caractères doivent être disponibles dans le pilote azerty de l'ordinateur hôte.


Une technique simple est d'enregistrer le mappage des touches dans des «pages» représentées dans le code par des tableaux. Les majuscules et les minuscules ont chacune une page.

En utilisant des tableaux de pointeurs, il est possible qu'une touche donne accès à un caractère, une chaine ou une fonction.

TODO exemple d'utilisation des pointeurs de fonctions

TMK

Pour programmer un microcontrolleur sans réinventer la roue, le mieux est de se reporter à un projet existant. TMK est relativement complet et flexible, il devrait pouvoir être adapté à la majorité des projet. La documentation est relativement claire, elle est à lire avant de se lancer dans un projet de développement.

Teensy

Les différentes «pages» de configuration de touches prennent pas mal de place en RAM. Lorsqu'il y en a trop, ça dépasse la capacité du processeur qui donne des résultats imprévus. Il faut alors stocker ces pages dans la mémoire de programmation (PROGMEM) et utiliser des fonctions spéciales pour y accéder. La Tensy 2++ ou 3 ont une mémoire vive plus importante qui peut éviter l'utilisation de PROGMEM.

TODO exemple d'utilisation PROGMEM

USB

  • type de périphérique (clavier, joystick, souris, stockage)
  • codage des caractères

Lecture PS2

La lecture des trames PS2 d'une puce de clavier peut être réalisée grâce à la bibliothèque PS2Keyborard http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_PS2Keyboard.html . S'il ne s'agit pas de transmettre directement un code via le port USB, certaines adaptations peuvent être nécessaire.

TODO relire le code pour vérifier

Commande IO expander

Le code suivant est destiné à piloter un MCP23017 mais peut être facilement adapté pour les autres composants de la même famille. Ce sont des extensions de port commandées par un bus I2C. Pour piloter ce bus à partir d'un microcontroleur (teensy, arduino) la bibliothèque I2C.h (https://github.com/rambo/I2C) est plus facile à utiliser que wire.h. C'est donc celle qui sera utilisée dans l'exemple ci après qui est donné à titre d'illustration, ce n'est pas un code fonctionnel.

Le schéma suivant est un exemple de montage destiné à illustrer le code qui suit (à confirmer avec un teensy 2.0, en fait seulement testé avec un teensy 2.0++)

Proposition cablage MCP23017.png.

Il faut d'abord définir les adresses spécifiques au MCP23017 (voir datasheet du composant )

#define IODIRA   0x00   // IO direction  (0 = output, 1 = input (Default))
#define IODIRB   0x01
#define IOPOLA   0x02   // IO polarity   (0 = normal, 1 = inverse)
#define IOPOLB   0x03
#define GPINTENA 0x04   // Interrupt on change (0 = disable, 1 = enable)
#define GPINTENB 0x05
#define DEFVALA  0x06   // Default comparison for interrupt on change (interrupts on opposite)
#define DEFVALB  0x07
#define INTCONA  0x08   // Interrupt control 
                        //(0 = interrupt on change from previous, 1 = interrupt on change from DEFVAL)
#define INTCONB  0x09
#define IOCON    0x0A   // IO Configuration: bank/mirror/seqop/disslw/haen/odr/intpol/notimp
//#define IOCON 0x0B  // same as 0x0A
#define GPPUA    0x0C   // Pull-up resistor (0 = disabled, 1 = enabled)
#define GPPUB    0x0D
#define INFTFA   0x0E   // Interrupt flag (read only) : (0 = no interrupt, 1 = pin caused interrupt)
#define INFTFB   0x0F
#define INTCAPA  0x10   // Interrupt capture (read only) : value of GPIO at time of last interrupt
#define INTCAPB  0x11
#define GPIOA    0x12   // Port value. Write to change, read to obtain value
#define GPIOB    0x13
#define OLLATA   0x14   // Output latch. Write to latch output.
#define OLLATB   0x15

On définit ensuite les adresses spécifique au montage. Ici le clavier comporte 48 touches, c'est suffisant pour un clavier en deux parties.

#define MCP23017_ADDR 0x20 // En fonction du cablage de ses pattes d'adresse, 
                           //le composant peut prendre son adresse de  0.20 à 0x27
#define MCP23017_ROW 6
#define MCP23017_COL 8
#define MCP23017_NB  MCP23017_ROW * MCP23017_COL

Le composant est ensuite initialisé avant sa première utilisation :

void init_mcp23_kbd(){
  // direction 
  I2c.write(MCP23017_ADDR,IODIRA,0x00); // le port A est utilisé comme sortie
  I2c.write(MCP23017_ADDR,IODIRB,0xFF); // le port B est utilisé comme entrée
  // enable pull-up on switches
  I2c.write(MCP23017_ADDR,GPPUB,0xFF); // pour détecter quand une touche est relachée
  // invert polarity
  I2c.write(MCP23017_ADDR,IOPOLA, 0xFF); // pour avoir un 1 quand la touche est enfoncée
  I2c.write(MCP23017_ADDR,IOPOLB, 0xFF); 
  // enable interrupts
  // (GPINTENA, 0xFF); // enable interrupts - both ports  // pour l'instant, pas d'utilisation des interruptions
  // no interrupt yet
  // keyPressed = false
  // read from interrupt capture ports to clear them
  // Read (INTCAPA);
  // Read (INTCAPB);
}

Ensuite la boucle active les rangs alternativement et lit le résultat sur les colonnes :

void loop_mcp23_kbd(){
  int index = 0 ;
  for (int i = 0;i<MCP23017_ROW; i++) { 
    I2c.write(MCP23017_ADDR,GPIOA,~(1<<i));
    I2c.read(MCP23017_ADDR,GPIOB,2); // (pourquoi 2 ?)
    int tot= I2c.receive();
    for (int j = 0;j<MCP23017_COL; j++) { 
      //code de gestion des touches
      if (tot & (1<<j) ) {          
         index = j*MCP23017_ADRR_ROW+i ;
         Serial.print("touche : ");  Serial.print(index); Serial.println(" appuyée ");  
      } 
    }
  }  
}

Commande registre à décalage

Pilotage écran

  • I2C
  • série
  • parallèle

Outillage

La difficulté est de faire la part des choses entre les différents types d'outillage :

  • celui qui est utile ;
  • celui dont on a besoin ;
  • celui dont on rêve ;
  • celui dont on ne se servira qu'une fois.

On peut résumer à :

  • celui qu'on a ;
  • celui qu'on n'a pas.

Il est souvent plus pertinent de sous-traiter certains travaux ou de faire avec les moyens du bord. Il faut aussi bien évaluer l'utilisation d'un outil avant achat : Pour une utilisation ponctuelle, le bas de gamme peut suffir.

Ce qui peut toujours servir :

  • un fer à souder, pompe ou tresse à dessouder, une éponge sèche en laiton (ça coûte que dalle et c'est bien mieux qu'une éponge normale);
  • un multimètre ;
  • un tournevis avec plein d'embouts (utile pour la réparation et le désossage de matériel électronique);
  • une mini-perçeuse multifonction (pas obligé de taper dans du Dremel)

Autres :

  • perceuse à colonne (il existe des colonnes pour y fixer sa perceuse à main, c'est pas très cher et ça fonctionne plutôt bien)
  • fraiseuse
  • découpe laser
  • défonceuse
  • plieuse à tôle
  • poinçonneuse
  • station de soudage, de dessoudage (pratique pour récupérer des composants), station à air chaud…
  • oscilloscope
  • mortaiseuse
  • imprimante 3D

idées de récupération

  • Il est possible de trouver des switchs dans certains vieux claviers. Vérifier leur valeur avant de les démonter, c'est toujours dommage de détruire une pièce de collection.
  • interrupteurs dans les équipement électroniques (magnétoscopes...)
  • puces PS2 ou USB provenant de vieux clavier
  • nappes de disque dur
  • câble téléphone / RJ45
  • leds (attention cependant à leurs tensions d'utilisation)
  • tôles (carcasse d'électroménager : magnétoscope, lave-linge)