Siehe auch...

  • AVR-USB - Der USB-Treiber bei Objective Development
  • clickykeyboards.com - eine Seite zur IBM Model M
  • RUMP - praktisch das gleiche Projekt, eine parallele Entwicklung
  • Geekhack - Lochraster-Version, basiert auf Dulcimer
  • Dulcimer - Entwicklungsseite

Dulcimer

Das fertige Hackbrett -- äußerlich original, bis auf das Kabel
Das fertige Hackbrett

Die Version, die sich in Frankreich aus dem Psalterium entwickelte, wurde auf französisch 'doulcemér' genannt, dieser Name stammt vermutlich vom lateinischen 'dulce melos', 'süßes Lied' oder 'lieblicher Klang'. In England heißt das Hackbrett heute noch 'hammered dulcimer'.

Wikipedia -- 'Hackbrett'

Eine Tastatur kann eine sehr persönliche Sache sein. Insbesondere wenn es sich dabei um ein sehr gut gebautes Modell handelt, wie zum Beispiel eine IBM Model M. Das Design der Model M stammt von 1984, sie hat aber auch Heute noch eine grosse Fangemeinde. Sie hatte die üblichen Anschlüsse für alte Tastaturen: erst den 5poligen DIN-Stecker, später einen PS/2-Stecker. Zumindest meines Wissens nach wurde dieses Modell nie in einer USB-Variante herausgebracht.

Ein Bekannter wusste dass ich schon öfter Geräte mit USB-Anschluss gebastelt habe, und eines davon verhält sich sogar wie eine Tastatur (Es ist nicht wirklich eine Tastatur... aber das ist eine andere Geschichte... ;-) ). Er ist ein grosser Freund der Model M, also fragte er ob ich einer Tastatur mit kaputter Elektronik neues Leben einhauchen könnte. Dies ist das Ergebnis...

Hard- und Software

Ein erster Prototyp
Ein erster Prototyp

Der grösste Teil der Elektronik in einer Tastatur ist die Tastenmatrix. Man kann sich das so vorstellen dass die Tasten auf einem Raster aus horizontalen (Reihen) und vertikalen (Spalten) Leiterbahnen verteilt sind. Im Fall einer Model M haben wir es mit einer 8x16-Matrix zu tun. Acht Spalten in 16 Reihen, oder anders rum, je nachdem wie man sich das vorstellt. Jede Taste ist mit einer Reihe und einer Spalte verbunden. Wenn man drauf drückt wird die Verbindung an dieser Kreuzung hergestellt.

An dieser Matrix hängt ein Tastaturcontroller. Das ist ein Chip mit einer Reihe von I/O-Pins die den Zustand der Matrix überwachen. Am anderen Ende ist ein Interface mit dem der Chip dem Computer seine Befunde mitteilt. Ach ja, und nicht zu vergessen: der Chip hat auch drei Ausgänge zur Ansteuerung der LEDs für Num-, Caps- und Scroll-Lock.

In diesem Projekt habe ich den Tastaturcontroller und seine Schaltung durch einen ATmega32 und eine eigene Schaltung ersetzt. Der ATmega scannt die Matrix, steuert die LEDs und spricht mit dem Computer.

Für die angenehme Weiterentwicklung habe ich einen Boot-Loader in dem Chip untergebracht. Damit ist es möglich, der Tastatur eine neue Firmware zu verpassen ohne sie auseinander nehmen zu müssen. Und ohne einen speziellen Programmer zu brauchen.

Gut gebaut
Gut gebaut
Die Matrix
Die Matrix
Solide Grundlage
Solide Grundlage

Andere Hardware?

Original alt
Original alt

Wie geschrieben hängt der Controller in diesem Projekt nur an einer Tastaturmatrix. Diese Art von Matrix findet man in allen möglichen Tastaturen, von Tastentelefonen über klassische Computer wie den C=64 oder den Schneider CPC, Tastaturen wie die von Sun, mit Anschlüssen die nicht an PC passen, bis hin zu modernen Tastaturen die ein paar zusätzliche Features brauchen könnten.

Ein Layout habe ich zwar bislang nur für die IBM Model M gemacht, aber ich will zumindest noch eine Sun-Tastatur umbauen. Ich schätze dass ich dazu den Scan-Algorithmus umbauen muss, weil die Matrix bei Sun nicht in 16x8-Form angeordnet ist. Die Positionen der Tasten auf der Matrix werden wahrscheinlich auch anders sein, die werde ich rausfinden müssen. Und natürlich wird dann eine Platine mit anderem Layout fällig.

Features

Powered by Kicad
Powered by Kicad

Im Moment macht die Tastatur alles was man von einer Standard-Tastatur erwarten kann die man irgendwo aus dem Regal zieht. Aber da sich der ATmega32 in der Tastatur die meiste Zeit einfach nur langweilt sind einige zusätzliche Features denkbar. Man denke an 'magische Tastendrücke' die einige versteckte Funktionen an- oder ausschalten können, so etwas wie:

  • komplette Sätze oder Phrasen auf einzelne Tastendrücke abschicken
  • 'Autofeuer'-Funktion auf Tasten die sowas normalerweise nicht haben, beispielsweise Alt+F4
  • Tastaturlayout umstellen ohne den Computer umzukonfigurieren
  • prellende Tasten ein- oder ausschalten, um Leute zu verwirren die den Computer benutzen wollen
  • zufälliges Auslösen von Caps-Lock
  • Die Pfeiltasten zu einem Mausersatz machen, ohne dafür spezielle Software zu brauchen

Mit ein paar Änderungen an der Hardware würden sogar noch deutlich mehr Möglichkeiten offen stehen:

  • die Oldtimer-Tastatur in eine supermoderne kabellose Bluetooth-Tastatur umbauen
  • Keylogger-Funktionen einbauen, zum Beispiel auf SD-Karte
  • einen USB-Hub in die Tastatur einbauen
Die erste selbstdesignte Platine
Die erste selbstdesignte Platine
Fertiger Aufbau
Fertiger Aufbau

Wer nur ein wenig so darüber denkt wie ich wird nicht lange brauchen um selbst auf nützliche -- oder besser: unnütze -- Ideen zu kommen. ;-)

Benutzung

Die fertige Tastatur wird einfach an USB angeschlossen. Alle LEDs blinken kurz auf um zu zeigen dass das Gerät initialisiert ist.

Dann kann die Tastatur wie immer benutzt werden. Wenn zusätzliche Features eingebaut werden wird es zusätzliche Bedienungsanleitungen geben.

Nachteile

Ich weiss nicht wie die Hersteller von Tastaturen mit dem Problem der Geister-Tasten umgehen. Ich habe keine speziellen Massnahmen zu deren Verhinderung getroffen. Ich hoffe einfach mal, dass die Ingenieure bei IBM die Tasten in einer Weise auf der Matrix verteilt haben die das Problem minimiert. Aufgetreten sind solche Probleme bei mir bislang zwar nicht, aber ich wollte darauf hinweisen dass ich keine Gegenmassnahmen getroffen habe.

Danke!

Ich danke wieder mal Objective Development für die Möglichkeit, den USB-Treiber in meinem Projekt benutzen zu können.

Ich habe mich sehr stark von Spaceman Spiff's c64key inspirieren lassen. Diese Software basiert auf seinen Ideen.

Dann geht Dank an xleave, der mir die Platine geätzt hat (von den vielen blöden Elektronikfragen mal ganz abgesehen die er schon von mir vor den Latz gekriegt hat...).

Und ich danke natürlich FaUl vom Chaostreff Dortmund für die Idee zu dem Projekt.

Lizenz

Moderner Oldtimer
Moderner Oldtimer

Meine Arbeit, also alles außer dem USB-Treiber, fällt unter die GNU General Public License (GPL). Eine Kopie der GPL liegt dem Projekt bei. Der USB-Treiber untersteht einer gesonderten Lizenz von Objective Development. In firmware/usbdrv/License.txt befinden sich weitere Informationen dazu.

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