qmk_firmware/docs/zh-cn/custom_quantum_functions.md
Drashna Jaelre 0da6562c4d
Make default layer size 16-bit (#15286)
Co-authored-by: James Young <18669334+noroadsleft@users.noreply.github.com>
2022-06-19 07:37:51 +10:00

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如何定制化键盘功能

对于很多人来说对客制化键盘的诉求不只是向电脑输入按下的键。你肯定想实现比简单按键和宏更复杂的功能。QMK支持基于注入点的代码注入功能重写另外还可以自定义键盘在不同情况下的行为。

本页不要求任何额外的QMK知识基础但阅读理解QMK将会在更基础的层面帮你理解发生了什么。

核心/键盘/键映射的概念 :id=a-word-on-core-vs-keyboards-vs-keymap

QMK基于如下层级组成

  • Core (_quantum)
    • Keyboard/Revision (_kb)
      • Keymap (_user)

该文后续部分所提及的函数在定义时皆可添加 _kb()_user() 后缀,我们建议在键盘及其子版本中使用 _kb() 后缀,而在键映射中使用 _user() 后缀。

在键盘及其子版本中定义函数时,一个重要的点是在 _kb() 函数执行任何逻辑前,应先调用 _user() 函数,否则这些键映射中的函数将没有机会被执行。

自定义键码

到目前为止,最常见的任务是更改现有键码的行为或创建新的键码。从代码角度来看这些操作都很相似。

定义一个新键码

创建键码的第一步是先定义其枚举值也就是给键码起个名字并分配一个唯一值。QMK没有直接限制最大可用的键码值而是提供了一个 SAFE_RANGE 宏。你可以在定义枚举时用 SAFE_RANGE 来保证你取得了唯一的键码值。

这有定义两个键码的枚举值的例子。添加以下代码块至 keymap.c 后你就可以在布局中使用 FOOBAR 了。

enum my_keycodes {
  FOO = SAFE_RANGE,
  BAR
};

编程设计你的键码的行为 :id=programming-the-behavior-of-any-keycode

当你覆盖一个已存在按键的行为时,或是给新按键设计功能时,请使用 process_record_kb()process_record_user() 函数。QMK会在响应并处理按键事件前调用这些函数如果这些函数返回值为 trueQMK将继续用常规的方式处理键码这样可以很方便的扩展键码的功能而不需要替换代码实现。如果函数返回false QMK会跳过常规的键处理逻辑需要发送的按键按下或抬起事件则需交由你负责完成。

任意按键在按下或抬起时,每次都会调用这些函数。

process_record_user()` 实现示例

这个例子做了两个事。自定义了一个叫做 FOO 的键码的行为,并提供了在按下回车时播放音符的功能。

bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
  switch (keycode) {
    case FOO:
      if (record->event.pressed) {
        // 按下时做些什么
      } else {
        // 抬起时做些什么
      }
      return false; // 跳过此键的所有进一步处理
    case KC_ENTER:
      // 当按下回车时播放音符
      if (record->event.pressed) {
        PLAY_SONG(tone_qwerty);
      }
      return true; // 让QMK响应回车按下/抬起事件
    default:
      return true; // 正常响应其他键码
  }
}

process_record_* 实现示例

  • 键盘/各子版本:bool process_record_kb(uint16_t keycode, keyrecord_t *record)
  • 键映射:bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record)

keycode 参数为键映射中形如 MO(1)KC_L 等定义的键值项。 应使用 switch...case 代码块来处理这些事件。

record 参数含有按键的真实状态信息:

keyrecord_t record {
  keyevent_t event {
    keypos_t key {
      uint8_t col
      uint8_t row
    }
    bool     pressed
    uint16_t time
  }
}

键盘初始化代码

键盘初始化过程须经过几个步骤,而你的目的决定了你需要关注哪些函数。

有三个主要初始化函数,按调用顺序列出。

  • keyboard_pre_init_* - 会在大多数其他功能运行前执行。适用于那些需要尽早执行的硬件初始化工作。
  • matrix_init_* - 在固件启动过程中被调用。此时硬件已初始化,但部分功能还不可用。
  • keyboard_post_init_* - 在固件启动过程的最后被调用。大多数情况下,你的“客制化”代码都可以放在这里。

!> 对于大多数人来说 keyboard_post_init_user 是你想要关注的函数。例如, 你可以在这里启动RGB背光灯。

键盘预初始化代码

这部分代码执行的非常早甚至是在USB通信功能启动之前。

在这之后不久即会完成矩阵的初始化。

对于大多数用户来说不应在此处进行修改,因为它主要用于硬件初始化。

但如果你有硬件须初始化的话放在这里再好不过了比如初始化LED引脚.

keyboard_pre_init_user() 实现示例

本例中,在键盘层将 B0, B1, B2, B3, 和 B4 引脚设置为LED引脚。

void keyboard_pre_init_user(void) {
  // 调用键盘预初始化代码

  // 设置LED引脚为输出模式
  setPinOutput(B0);
  setPinOutput(B1);
  setPinOutput(B2);
  setPinOutput(B3);
  setPinOutput(B4);
}

keyboard_pre_init_* 函数文档

  • 键盘/各子版本:void keyboard_pre_init_kb(void)
  • 键映射:void keyboard_pre_init_user(void)

矩阵初始化代码

在矩阵初始化后被调用。此时一部分硬件已设置完成,但一些功能尚未完成初始化。

此处可以用来设置一些与硬件无关,且对初始化位置没有特殊要求的功能。

matrix_init_* 函数文档

  • 键盘/各子版本:void matrix_init_kb(void)
  • 键映射:void matrix_init_user(void)

低级矩阵函数的重写 :id=low-level-matrix-overrides

  • GPIO引脚初始化void matrix_init_pins(void)
    • 此处须完成低级行列引脚的初始化。默认实现中,这里会参考可选的键盘设置项 ROW2COLCOL2ROWDIRECT_PINS 来初始化所有 MATRIX_ROW_PINSMATRIX_COL_PINS 中定义的GPIO引脚的输入/输出状态。当键盘设计者重写该函数后QMK本身不会进行任何引脚的初始化只会听从重写的函数的实现逻辑。
  • COL2ROW-从行中读: void matrix_read_cols_on_row(matrix_row_t current_matrix[], uint8_t current_row)
  • ROW2COL-从列中读: void matrix_read_rows_on_col(matrix_row_t current_matrix[], uint8_t current_col)
  • DIRECT_PINS-直读: void matrix_read_cols_on_row(matrix_row_t current_matrix[], uint8_t current_row)
    • 以上三个函数须参考矩阵类别,从底层矩阵的相关引脚状态中获取输入信息,并且应该只需要实现三者之一。默认情况下,在遍历 MATRIX_ROW_PINS and MATRIX_COL_PINS 时,会根据是否设置了 ROW2COLCOL2ROWDIRECT_PINS 来配置输入输出方式。当键盘设计者重写该函数后QMK本身不会进行任何矩阵GPIO引脚状态的变更只会听从重写的函数的实现逻辑。

键盘后初始化代码

这是键盘初始化过程中的最后一个任务。此时您可以配置并调整某些特性,因为此时这些特性已初始化完毕。

keyboard_post_init_user() 实现示例

本示例在所有初始化完成后运行配置RGB背光。

void keyboard_post_init_user(void) {
  // 调用后初始化代码
  rgblight_enable_noeeprom(); // 使能Rgb不保存设置
  rgblight_sethsv_noeeprom(180, 255, 255); // 将颜色设置到蓝绿色(青色),不保存设置
  rgblight_mode_noeeprom(RGBLIGHT_MODE_BREATHING + 3); // 设置快速呼吸模式,不保存设置
}

keyboard_post_init_* 函数文档

  • 键盘/各子版本:void keyboard_post_init_kb(void)
  • 布局: void keyboard_post_init_user(void)

矩阵扫描码

应尽量使用 process_record_*() 实现所需的键盘自定义以及事件监听,以确保这些代码不会对键盘性能产生负面的影响。然而,在极少数情况下需要在矩阵扫描中添加监听,此时需要极端留意这些函数代码的性能表现,因为这些函数每秒可能被执行十数次。

matrix_scan_* 实现示例

这个例子被故意省略了。在监听处理这样一个对性能及其敏感的部分之前您应该足够了解qmk的内部结构才可以在没有示例的情况下编写。如果你需要帮助新建一个issue在Discord上与我们交流.

matrix_scan_* 函数文档

  • 键盘/各子版本:void matrix_scan_kb(void)
  • 布局: void matrix_scan_user(void)

该函数在每次矩阵扫描时被调用这基本与MCU处理能力上限相同。在这里写代码要谨慎因为它会运行很多次。

在需要自定义矩阵扫描代码时可以使用该函数。这也可以用作自定义状态输出(比如LED灯或者屏幕)或者其他即便用户没有输入时你也想定期运行的功能。

Keyboard housekeeping

  • 键盘/各子版本:void housekeeping_task_kb(void)
  • 键映射:void housekeeping_task_user(void)

该函数在所有QMK处理工作完毕后下一轮开始执行前被执行。可以放心地假设此时QMK已对最新的矩阵扫描结果完成了所有的处理工作 -- 更新层状态发送USB事件更新LED状态刷新显示屏。

matrix_scan_* 类似这些函数会频繁调用直至MCU处理能力上限。为了确保键盘的响应能力建议在这些函数中尽量做最少的事情在你确实需要在这里实现特别的功能时可能会影响到其它功能的表现。

键盘 空闲/唤醒 代码

在主控板支持情况下暂停大部分功能可以实现“空闲”状态例如RGB灯光和背光。既可以节省电量消耗也可能增强键盘的表现。

这由两个函数控制: suspend_power_down_*suspend_wakeup_init_*,分别在主控板空闲和唤醒时被调用。

suspend_power_down_user() 和 suspend_wakeup_init_user() 的实现示例

void suspend_power_down_user(void) {
    // 当键盘挂起时会被多次调用的代码
}

void suspend_wakeup_init_user(void) {
    // 键盘唤醒时被调用的代码
}

键盘 挂起/唤醒 函数文档

  • 键盘/各子版本:void suspend_power_down_kb(void)void suspend_wakeup_init_user(void)
  • 键映射:void suspend_power_down_kb(void)void suspend_wakeup_init_user(void)

层切换代码 :id=layer-change-code

每当层发生切换时被执行,可用于感知层切换事件,或自定义层处理逻辑。

layer_state_set_* 实现示例

本例中通过Planck键盘示范了如何将RGB背光灯设置为与层同步。

layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state) {
    switch (get_highest_layer(state)) {
    case _RAISE:
        rgblight_setrgb (0x00,  0x00, 0xFF);
        break;
    case _LOWER:
        rgblight_setrgb (0xFF,  0x00, 0x00);
        break;
    case _PLOVER:
        rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0x00);
        break;
    case _ADJUST:
        rgblight_setrgb (0x7A,  0x00, 0xFF);
        break;
    default: // 默认层及其它层
        rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0xFF);
        break;
    }
  return state;
}

可以通过 IS_LAYER_ON_STATE(state, layer)IS_LAYER_OFF_STATE(state, layer) 宏来确认常规层的状态。

如果不在 layer_state_set_* 函数中,可以通过 IS_LAYER_ON(layer)IS_LAYER_OFF(layer) 宏来确认全局的层状态。

layer_state_set_* 函数文档

  • 键盘/各子版本:layer_state_t layer_state_set_kb(layer_state_t state)
  • 布局: layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state)

此处的 state 为当前活跃层的位掩码, 详见键映射概述

配置的持久存储EEPROM

该功能可以让键盘的配置持久存储下来。这些配置存储在控制器的EEPROM中即便掉电后依旧可以留存下来。可以通过 eeconfig_read_kbeeconfig_read_user 来读取,通过 eeconfig_update_kb and eeconfig_update_user 来进行保存。该功能常用于保存一些开关状态比如rgb层指示灯。此外可以通过 eeconfig_init_kbeeconfig_init_user 来设置EEPROM的默认配置值。

复杂的地方是有很多方法可以存储和访问EEPROM数据并且没有哪种方法是“正确”的。但是每个功能只有一个双字(四字节)空间可用。

记住EEPROM是有写入寿命的。尽管写入寿命很高但是并不是只有这些配置信息会写到EEPROM中。如果你写入过于频繁你的MCU寿命将会急速减少。

  • 如果您不理解这个例子,那么您可以不使用这个特性,因为它相当复杂。

实现示例

本例讲解了如何添加并读写设置项。本例使用用户键映射来实现。这是一个复杂的函数,有很多事情要做。实际上,它使用了很多前述的函数来工作! 译注该示例由于英文行文可能会觉得看得稀里糊涂。实现的功能很简单即开启了层指示功能RGB_LYRrgb背光灯会展示当前层的特定颜色用以指示层状态而触发任何改变rgb背光颜色的键码时rgb背光灯将回归普通的背光灯角色不再作为层指示器

在你的keymap.c文件中将以下代码添加至顶部:

typedef union {
  uint32_t raw;
  struct {
    bool     rgb_layer_change :1;
  };
} user_config_t;

user_config_t user_config;

以上代码建立了一个32位的结构体用于在内存及EEPROM中存储配置项。此时不再需要再单独声明变量因为都已经在该结构体中定义了。须记住 bool布尔值占用1位uint8_t 占用8位uint16_t 占用16位。你可以混合搭配使用但改变这些顺序会因为错误的读写而招致问题。

我们在 layer_state_set_* 函数中会使用 rgb_layer_change。通过 keyboard_post_init_userprocess_record_user 来配置所需的一切。

在编写 keyboard_post_init_user 时,你需要使用 eeconfig_read_user() 来计算并填充你刚刚创建的结构体。然后即可以使用结构体数据来控制键映射中的功能。就像这样:

void keyboard_post_init_user(void) {
  // 调用键映射级别的矩阵初始化

  // 从EEPROM读用户配置
  user_config.raw = eeconfig_read_user();

  // 如使能,设置默认层
  if (user_config.rgb_layer_change) {
    rgblight_enable_noeeprom();
    rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); 
    rgblight_mode_noeeprom(1);
  }
}

以上函数会在读EEPROM配置后立即设置默认层的RGB颜色。"raw"值将被转换为上述创建的实际使用的"union"结构体。

layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state) {
    switch (get_highest_layer(state)) {
    case _RAISE:
        if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_magenta(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
        break;
    case _LOWER:
        if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_red(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
        break;
    case _PLOVER:
        if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_green(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
        break;
    case _ADJUST:
        if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_white(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
        break;
    default: //  针对其他层或默认层
        if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
        break;
    }
  return state;
}

这样仅在相关值使能时才会改变RGB背光灯。若要配置该值, 为 process_record_user 创建一个新键码 RGB_LYR。此时我们想实现的是如果触发了常规的RGB码以上示例中的逻辑都将不生效形如


bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
  switch (keycode) {
    case FOO:
      if (record->event.pressed) {
        // 按下时做点什么
      } else {
        // 抬起时做点什么
      }
      return false; // 跳过此键的进一步处理
    case KC_ENTER:
        // 在按下回车时播放音符
        if (record->event.pressed) {
            PLAY_SONG(tone_qwerty);
        }
        return true; // 让QMK产生回车按下/抬起事件
    case RGB_LYR:  // 这允许我们将背光灯作为层指示,或正常用途
        if (record->event.pressed) { 
            user_config.rgb_layer_change ^= 1; // 切换状态
            eeconfig_update_user(user_config.raw); // 向EEPROM写入新状态
            if (user_config.rgb_layer_change) { // 如果层指示功能被使能
                layer_state_set(layer_state);   // 那么立刻更新层颜色
            }
        }
        return false;
    case RGB_MODE_FORWARD ... RGB_MODE_GRADIENT: // 对于所有的RGB代码 (参考 quantum_keycodes.h, 400 行处)
        if (record->event.pressed) { // 本句失能层指示功能,假设你现在要调整该功能…你要把它禁用
            if (user_config.rgb_layer_change) {        // 仅当使能时
                user_config.rgb_layer_change = false;  // 失能,然后
                eeconfig_update_user(user_config.raw); // 向EEPROM写入设置
            }
        }
        return true; break;
    default:
      return true; // 其他键码正常处理
  }
}

最后,须添加 eeconfig_init_user 函数从而当EEPROM重置时可以指定默认值, 甚至自定义操作。若想强制重置EEPROM请用 EEP_RST 键码或Bootmagic 功能。比如在你想重置RGB层指示配置并保存默认值时。

void eeconfig_init_user(void) {  // EEPROM被重置
  user_config.raw = 0;
  user_config.rgb_layer_change = true; // 我们想要默认使能
  eeconfig_update_user(user_config.raw); // 向EEPROM写入默认值

  // 通过使用非'noeeprom'版本的函数可以同时写入这些配置到EEPROM中。
  rgblight_enable(); // 默认使能RGB
  rgblight_sethsv_cyan();  // 默认设置青色
  rgblight_mode(1); // 默认设置长亮
}

一切已就绪RGB层指示将在需要时生效。这个设置会持久存储即便是拔下键盘。如果你使用其他RGB码层指示将失效从而可以停留在期望的模式及颜色下。

'EECONFIG' 函数文档

  • 键盘/各子版本:void eeconfig_init_kb(void), uint32_t eeconfig_read_kb(void)void eeconfig_update_kb(uint32_t val)
  • 键映射:void eeconfig_init_user(void), uint32_t eeconfig_read_user(void)void eeconfig_update_user(uint32_t val)

val 是你想写入EEPROM的值eeconfig_read_*函数会从EEPROM返回一个32位(双字)的值。

定时执行 :id=deferred-execution

QMK支持在特定时间间隔后执行回调以代替手动的计时器管理。

定时回调函数

所有的 定时回调函数 使用同样的函数签名,如下:

uint32_t my_callback(uint32_t trigger_time, void *cb_arg) {
    /* 处理了一些工作 */
    bool repeat = my_deferred_functionality();
    return repeat ? 500 : 0;
}

第一个参数 trigger_time 为预期的执行时间,如果因为其它事情造成了延迟未能在准确的时间点执行,可以利用这个参数“追赶”或者跳过这次间隔,取决于你的目的是什么。

第二个参数 cb_arg 为下述的 defer_exec() 传入的参数,由此可以获取调用时的状态信息。

返回值为该函数下一次期望被回调的时间间隔毫秒数 -- 若返回 0 则会自动被注销掉。上例中,通过执行假想的 my_deferred_functionality() 函数来决策回调是否继续下去 -- 若是,则给出一个 500 毫秒的延迟计划,否则,返回 0 来告知定时处理后台任务该计划已执行完毕。

?> 须留意返回的延时时间是相对原定的触发时间点的,而不是回调执行完的时间点。这样可以防止偶发的执行延迟影响稳定的定时事件计划。

注册定时回调

在定义好回调后通过如下API进行定时回调注册

deferred_token my_token = defer_exec(1500, my_callback, NULL);

第一个参数为执行 my_callback 的毫秒时间延迟 -- 上例中为 1500 毫秒,即 1.5 秒。

第三个参数为回调执行时传入的 cb_arg 参数。须确保该值在回调时依旧有效 -- 局部函数内的变量会在回调执行前就被释放掉因此不能用。如果并不需要这个参数,可以传入 NULL

返回值 deferred_token 可被用于在回调执行前取消该定时计划。如果该函数调用失败,会返回 INVALID_DEFERRED_TOKEN,一般错误原因是延时值被设置为 0 或回调函数参数为 NULL,还有一种可能是已有过量的回调在等待被处理 -- 可以按照下述方法修改这个阈值。

延长定时回调时间

defer_exec() 返回的 deferred_token 可以用来修改回调执行所需等待的时延值:

// 重新调整 my_token 后续的执行计划为当前时间起800ms后
extend_deferred_exec(my_token, 800);

取消定时回调

defer_exec() 返回的 deferred_token 可以用来取消掉后续的执行计划:

// 取消 my_token 的后续回调
cancel_deferred_exec(my_token);

一旦 token 被取消了,即视为不再可用。重新使用该 token 是不支持的。

定时回调的限制

可安排的定时回调计划数量是有限的,由 MAX_DEFERRED_EXECUTORS 定义的值确定。

如果定时回调注册失败了,可以在对应的键盘或键映射下的 config.h 文件中修改该值,比如将默认的 8 改为 16

#define MAX_DEFERRED_EXECUTORS 16