{"id":7723,"date":"2022-10-15T11:26:09","date_gmt":"2022-10-15T09:26:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.commander1024.de\/wordpress\/?p=7723"},"modified":"2024-03-05T22:08:59","modified_gmt":"2024-03-05T21:08:59","slug":"diy-reparatur-einer-defekten-tastatur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.commander1024.de\/wordpress\/2022\/10\/diy-reparatur-einer-defekten-tastatur\/","title":{"rendered":"DIY-Reparatur einer defekten Tastatur"},"content":{"rendered":"\n

Meine hei\u00dfgeliebte „daskeyboard 4 Root“ Tastatur habe ich mir 2018 gekauft. Das war das erste mal, dass ich bewusst Geld in das St\u00fcck Peripherie gesteckt habe, das ich nahezu den ganzen Tag an den Fingern habe. Und den Kauf habe ich bis zum heutigen Tag nicht bereut. Und sie zeigt auch noch lange keine Erm\u00fcdungserscheinungen – von etwas glatt polierten Keycaps abgesehen. Aber die w\u00e4ren ja sogar auch noch austauschbar. <\/p> \n\n\n\n

Wie es nun kommen musste, habe ich im Februar dieses Jahr irgendein klebriges Getr\u00e4nk \u00fcber der Tastatur versch\u00fcttet. \u00c4rgerlich und viel Arbeit aber keine Katastrophe – alle Teile der Tastatur sollten wartbar und zu reinigen sein. Eine oberfl\u00e4chliche Reinigung der ausgebauten Faceplate und der Switches hat nat\u00fcrlich nicht gereicht, da das Zeug in die Schalter eingedrungen ist. Faul wie ich bin, dachte ich mir, dass ich die Schalter identifiziere, die „kleben“ und diese ausl\u00f6te und gezielt reinige. <\/p> \n\n\n\n

\"Oberfl\u00e4chliche<\/a>
Oberfl\u00e4chliche Reinigung eher so meh…<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Katastrophaler GND-Short?<\/h2>\n\n\n\n

Die Idee war grunds\u00e4tzlich ganz gut. Leider war es nicht ganz so schlau, die zerlegte Tastatur mit Strom zu versorgen, w\u00e4hrend sie wackelig auf<\/em> einem Stapel anderer Projekte liegt… Was genau nun in der Folge passiert ist, habe ich nicht zweifelsfrei herausfinden k\u00f6nnen. Am wahrscheinlichsten habe ich das grounded case mit etwas kurzgeschlossen, was Microcontroller und mind. ein anderes Bauteil nicht so witzig fanden. Gemerkt habe ich es auch tats\u00e4chlich erst, als ich aufsteigenden magischen Rauch gesehen habe. Nat\u00fcrlich war es da schon zu sp\u00e4t, auch wenn ich schnell alles abgeschaltet habe. <\/p> \n\n\n\n

\n
\"Vorderseite<\/a>
Vorderseite des besch\u00e4digten Controllers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"R\u00fcckseite<\/a>
R\u00fcckseite des besch\u00e4digten Controllers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Durch<\/a>
Durch Kurzschluss ausgebrannte Komponenten<\/figcaption><\/figure>\n
Michael Manousakis<\/a>: „Katastrophe!“<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Rauchentwicklung kam von der MCU, die so hei\u00df wurde, dass der Papiersticker, der darauf klebte, angesengt ist. An der Eingangseite ist ebenfalls etwas sehr hei\u00df geworden. Langer Rede kurzer Sinn. Etwa 8 Tasten sowie der Mute Taster funktionierten nach diesem Fauxpas noch. Der USB-Hub war auch noch ok, meckerte aber zeitweise \u00fcber „infinite loops“ in der Ger\u00e4te-Baumstruktur. Man kann also sagen, dass das Board Schrott ist. Resigniert hab ich dann zusammen mit meiner Tochter alle Taster ausgel\u00f6tet und alles gr\u00fcndlich gereinigt. Ich habe dazu die Schalter in warmem Sp\u00fclwasser gereinigt und anschlie\u00dfend gr\u00fcndlich mehrfach gesp\u00fclt. Die Keycaps ebenso. Beim Sp\u00fclen kam mir das gro\u00dfe Nudelsieb sehr gelegen. <\/p> \n\n\n\n

\n
\"Frisch<\/a>
Frisch gereinigte Keycaps<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Gr\u00fcndlich<\/a>
Gr\u00fcndlich gereinigte Tastatur in Einzelteilen<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Plan B: PCB reverse engineeren und custom Firmware entwickeln<\/h2>\n\n\n\n

Normalerweise werden Tastaturen in einer Matrix, in Zeilen und Spalten verkabelt. Allerdings nicht so wie es einfach zu verstehen w\u00e4re, sondern so wie vermutlich der Auto-Router jemandes PCB-Designers es entschieden hat. Also musste ich jedes Pad, an dem zuvor das Flexkabel des originales Controllers hing nachverfolgen, um herauszufinden ob es eines Spalte (mit Diode) oder eine Reihe ist und welche Tasten daran angeschlossen sind. <\/p> \n\n\n\n

Hierzu habe ich das PCB beidseitig auf dem Flachbettscanner in hoher Aufl\u00f6sung gescannt. Tats\u00e4chlich passt es nicht einmal vollst\u00e4ndig darauf, so dass ich anschlie\u00dfend 2×2 Teilbilder zusammenf\u00fcgen musste. Ich habe dann die Vorderseite an der vertikalen Achse gespiegelt und mit 50% Farbaddition transparent \u00fcber die PCB R\u00fcckseite gelegt und jeden Trace auf einer neuen Ebene in gimp nachverfolgt. Vermutlich w\u00e4re es an diesem Punkt geschickter gewesen, das ganze in KiCad oder so zu machen, aber gimp hatte ich zur Hand und kann ich einigerma\u00dfen bedienen. <\/p> \n\n\n\n

\"PCB-R\u00fcckseite<\/a>
PCB-R\u00fcckseite mit eingef\u00e4rbten Leiterbahnen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Anschlie\u00dfend hab ich noch ein sch\u00f6nes deutsches ISO keyboard schema gesucht, aber nur das f\u00fcr UK<\/a> gefunden. Also kurzerhand Inkscape rausgekramt und eines erstellt. Dieses hab ich auch gleich wieder auf wikimedia<\/a> der Allgemeinheit zur Verf\u00fcgung gestellt. So bewaffnet hab ich mich nun an die Matrix-Zuordnung gemacht. <\/p> \n\n\n\n

\"gespiegelte<\/a>
gespiegelte PCB-R\u00fcckseite mit eingef\u00e4rbten Leiterbahnen und ISO Tastatur Overlay<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Auswahl einer freien Keyboard-Firmware<\/h2>\n\n\n\n

Eine schnelle Recherche hat da so einige Projekte zutage gef\u00fchrt. In der engeren Auswahl standen QMK<\/a>, KMK<\/a> und ZMK<\/a>. KMK scheint dabei ein MicroPython Projekt zu sein und ZMK zielt eher auf gr\u00f6\u00dfere 32bit Mikrocontroller. Da ich keine Erfahrung mit irgendeinem dieser Projekte habe, hab ich ein bisschen nach Dokumentationsstand<\/a>, Repoaktivit\u00e4t und einer Portion Bauchgef\u00fchl entschieden. So ist es nun QMK geworden. Den kann man bequem via pip installieren, und bekommt so ein cli tool, mit dem sich Tasks wie das compilieren \/ flashen oder das Erstellen einer Tastatur \/ Keymap ansto\u00dfen lassen. Parallel klont man das qmk-firmware repository und konfiguriert den Pfad in qmk. <\/p> \n\n\n

cd<\/span> Repos\npip3 install --user qmk\ngit clone<\/span> git@github.com:qmk\/qmk_firmware.git\nqmk setup -H ~\/Repos\/qmk_firmware<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Bash<\/span> (<\/span>bash<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n 
Eine neue blanko Tastaturdefinition erstellen<\/h2>\n\n\n\n 
 Jetzt kann man eine leere Tastatur generieren lassen, als Parameter \u00fcbergebe ich f\u00fcr welchen Microcontroller sie genutzt werden soll. <\/p> \n\n\n
qmk new<\/span>-keyboard -kb handwired\/daskeyboard\/daskeyboard4 -t STM32F411<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> JavaScript<\/span> (<\/span>javascript<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n 
 Anschlie\u00dfend werden interaktiv noch Sachen wie eigener Name, github username, sowie das default Layout abgefragt, wo ich fullsize_iso gew\u00e4hlt habe. Das erzeugt nun eine Verzeichnisstruktur, die alle wesentlichen Teile einer Tastaturdefinition enth\u00e4lt. Diese folgt auch schon dem scheinbar vor gar nicht allzu langer Zeit eingef\u00fchrten Ansatz, des data-driven Developments. Dem folgend, sollten so viele Informationen wie m\u00f6glich, \u00fcber die info.json gesetzt werden. Aus dieser wird dann dynamisch der Code generiert und kompiliert. <\/p> \n\n\n
.\n\u251c\u2500\u2500 config<\/span>.h<\/span>\n\u251c\u2500\u2500 info<\/span>.json<\/span>\n\u251c\u2500\u2500 keymaps<\/span>\n\u2502\u00a0\u00a0 \u2514\u2500\u2500 default<\/span>\n\u2502\u00a0\u00a0     \u2514\u2500\u2500 keymap<\/span>.c<\/span>\n\u251c\u2500\u2500 readme<\/span>.md<\/span>\n\u2514\u2500\u2500 rules<\/span>.mk<\/span><\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> CSS<\/span> (<\/span>css<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
Zeilen \/ Spalten der Tastatur ermitteln und Pins der Blackpill zuordnen<\/h3>\n\n\n\n
Bei den Pins des Controllers muss man ein paar Dinge beachten, einige darf man nicht, andere sollte man nicht benutzen. Details finden sich in der Dokumentation<\/a>. <\/p> \n\n\n\n
\n
## physical<\/span>\nPCB properties                      STM32F411\n1<\/span>   column, diode, 4<\/span> switches       C14\n2<\/span>   row, no diode, 13<\/span> switches      A13\n3<\/span>   row, no diode, 15<\/span> switches      A14\n4<\/span>   column, diode, 3<\/span> switches       C15\n5<\/span>   column, diode, 8<\/span> switches       A0\n6<\/span>   row, no diode, 14<\/span> switches      A1\n7<\/span>   column, diode, 7<\/span> switches       A2\n8<\/span>   row, no diode, 13<\/span> switches      A3\n9<\/span>   column, diode, 7<\/span> switches       A4\n10<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       A5\n11<\/span>  column, diode, 8<\/span> switches       A6\n12<\/span>  column, diode, 8<\/span> switches       A7\n13<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       B0\n14<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       B1\n15<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       B10\n16<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       B9\n17<\/span>  row, no diode, 12<\/span> switches      B8\n18<\/span>  column, diode, 2<\/span> switches       B7\n19<\/span>  column, diode, 2<\/span> switches       B6\n20<\/span>  column, diode, 6<\/span> switches       B5\n21<\/span>  column, diode, 6<\/span> switches       B4\n22<\/span>  row, no diode, 12<\/span> switches      B3\n23<\/span>  row, no diode, 10<\/span> switches      A15\n24<\/span>  row, no diode, 15<\/span> switches      B15\n25<\/span>  NC\n26<\/span>  column, diode, 7<\/span> switches       A8<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> PHP<\/span> (<\/span>php<\/span>)<\/span><\/small><\/pre><\/div>\n\n\n\n
## logical<\/span>\nTyp         pin-name    matrix  PCB\nrows:       \"A13\"<\/span>,     0<\/span>       2<\/span>\n            \"A14\"<\/span>,     1<\/span>       3<\/span>\n            \"A1\"<\/span>,      2<\/span>       6<\/span>\n            \"A3\"<\/span>,      3<\/span>       8<\/span>\n            \"B8\"<\/span>,      4<\/span>       17<\/span>\n            \"B3\"<\/span>,      5<\/span>       22<\/span>\n            \"A15\"<\/span>,     6<\/span>       23<\/span>\n            \"B15\"<\/span>      7<\/span>       24<\/span>\ncolumns:    \"C14\"<\/span>,     0<\/span>       1<\/span>\n            \"C15\"<\/span>,     1<\/span>       4<\/span>\n            \"A0\"<\/span>,      2<\/span>       5<\/span>\n            \"A2\"<\/span>,      3<\/span>       7<\/span>\n            \"A4\"<\/span>,      4<\/span>       9<\/span>\n            \"A5\"<\/span>,      5<\/span>       10<\/span>\n            \"A6\"<\/span>,      6<\/span>       11<\/span>\n            \"A7\"<\/span>,      7<\/span>       12<\/span>\n            \"B0\"<\/span>,      8<\/span>       13<\/span>\n            \"B1\"<\/span>,      9<\/span>       14<\/span>\n            \"B10\"<\/span>,     10<\/span>      15<\/span>\n            \"B9\"<\/span>,      11<\/span>      16<\/span>\n            \"B7\"<\/span>,      12<\/span>      18<\/span>\n            \"B6\"<\/span>,      13<\/span>      19<\/span>\n            \"B5\"<\/span>,      14<\/span>      20<\/span>\n            \"B4\"<\/span>,      15<\/span>      21<\/span>\n            \"A8\"<\/span>       16<\/span>      26<\/span><\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> PHP<\/span> (<\/span>php<\/span>)<\/span><\/small><\/pre><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n 
 Folglich habe ich die rows\/cols wie folgt definiert. Die Reihenfolge, in der die Pins aufgef\u00fchrt werden spiegelt damit den Matrix-Code wieder, beginnend bei „0“. <\/p> \n\n\n
    \"matrix_pins\"<\/span>: {\n        \"cols\"<\/span>: [\"C14\"<\/span>, \"C15\"<\/span>, \"A0\"<\/span>, \"A2\"<\/span>, \"A4\"<\/span>, \"A5\"<\/span>, \"A6\"<\/span>, \"A7\"<\/span>, \"B0\"<\/span>, \"B1\"<\/span>, \"B10\"<\/span>, \"B9\"<\/span>, \"B7\"<\/span>, \"B6\"<\/span>, \"B5\"<\/span>, \"B4\"<\/span>, \"A8\"<\/span>],\n        \"rows\"<\/span>: [\"A13\"<\/span>, \"A14\"<\/span>, \"A1\"<\/span>, \"A3\"<\/span>, \"B8\"<\/span>, \"B3\"<\/span>, \"A15\"<\/span>, \"B15\"<\/span>]\n    },<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> JSON \/ JSON mit Kommentaren<\/span> (<\/span>json<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
Matrix Tastaturcodes tastenweise ermitteln<\/h3>\n\n\n\n 
 Der nun folgende Schritt war derjenige, der am l\u00e4ngsten gedauert hat und maximale Konzentration erfordert hat. Daher hab ich das auch \u00fcber 2 Abende verteilt gemacht. Ich hatte wirklich keine Lust, in der Zeile zu verrutschen und alles nochmal kontrollieren zu m\u00fcssen. In der Layout-Definition tauchen folgende Datenfelder auf: <\/p> \n\n\n\n
 Genauere Details kann man der Schnellstartanleitung<\/a> des Projekts entnehmen. <\/p> \n\n\n\n