Arduino - 键盘消息

Arduino - 模拟键盘 (HID)

某些 Arduino 开发板可以作为人机接口设备 (HID, Human Interface Device)，例如键盘或鼠标。这使得你的 Arduino 能够向连接的计算机发送按键指令。此功能适用于具有原生 USB 功能的开发板，例如 Leonardo、Micro、Due、Zero、MKR 系列和 UNO R4。

在本教程中，我们将让按钮按下时向计算机发送一条消息，并计数它已被按下了多少次。编程完成后，只需打开任何文本编辑器即可查看输出。

警告： 当你使用 Keyboard 库时，Arduino 将控制你的计算机键盘。为避免失去控制，请始终在电路中包含一个物理控制（如按钮）来触发键盘命令，如本示例所示。

方法 1：使用外部电阻

所需组件

1 × 面包板
1 × Arduino Leonardo、Micro 或其他兼容 HID 的开发板
1 × 瞬时按钮 (Momentary Pushbutton)
1 × 10kΩ 电阻（下拉电阻，pull-down）

电路

将按钮的一条腿连接到 Arduino 的 5V 引脚。
将另一条腿连接到数字输入引脚（例如，引脚 4）。
将 10kΩ 电阻从同一条腿（引脚 4）连接到 GND。这是一个下拉电阻，确保按钮未按下时引脚读取为 LOW。

方法 2：使用 INPUT_PULLUP 的现代方法

所需组件

1 × 面包板
1 × Arduino Leonardo、Micro 或其他兼容 HID 的开发板
1 × 瞬时按钮

电路

将按钮的一条腿连接到数字输入引脚（例如，引脚 4）。
将另一条腿连接到 Arduino 的 GND 引脚。

这种方法更简单、更可靠。它利用了微控制器内部的上拉电阻 (pull-up resistor)，无需外部电阻。这是推荐的方法。

Arduino 代码（适用于使用 INPUT_PULLUP 的方法 2）

此代码使用更简单的 INPUT_PULLUP 电路，并包含去抖动 (debouncing) 功能，以防止单次按下被多次注册。

/*
  键盘消息发送器
  适用于兼容 HID 的 Arduino 开发板。
  使用推荐的 INPUT_PULLUP 方法与去抖动功能。
*/

#include "Keyboard.h"

// 引脚和设置常量
const int BUTTON_PIN = 4; // 连接到按钮的引脚
const long DEBOUNCE_DELAY = 50; // 去抖动时间（毫秒）

// 用于跟踪按钮状态和时间的变量
int buttonState = 0;             // 输入引脚的当前读数
int lastButtonState = HIGH;      // 输入引脚的先前读数
unsigned long lastDebounceTime = 0; // 上次输出引脚切换的时间
int pressCounter = 0;            // 按钮按下计数器

void setup() {
  // 将按钮引脚设置为带内部上拉电阻的输入模式。
  // 当按钮未按下时，引脚将为 HIGH；按下时，引脚将为 LOW。
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);

  // 初始化键盘控制
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  // 将开关状态读取到局部变量中：
  int reading = digitalRead(BUTTON_PIN);

  // 检查按钮状态是否已改变（从 HIGH 到 LOW 或从 LOW 到 HIGH）
  if (reading != lastButtonState) {
    // 重置去抖动计时器
    lastDebounceTime = millis();
  }

  // 如果按钮状态稳定超过去抖动延迟时间，
  // 则确认为有效状态变化。
  if ((millis() - lastDebounceTime) > DEBOUNCE_DELAY) {
    // 如果状态已改变，且是有效的按下事件
    if (reading != buttonState) {
      buttonState = reading;

      // 我们只希望在按钮按下时（变为 LOW）才进行打字
      if (buttonState == LOW) {
        pressCounter++;
        Keyboard.print("按钮已按下 ");
        Keyboard.print(pressCounter);
        Keyboard.println(" 次。");
      }
    }
  }

  // 保存当前读数以供下一次循环迭代
  lastButtonState = reading;
}

工作原理

#include "Keyboard.h"：此行包含了 Arduino 键盘库，其中包含了模拟键盘所需的所有函数。
pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP)：这会将引脚配置为输入模式，并连接一个内部电阻到 5V。这意味着引脚默认读取 HIGH，只有当按钮按下时（连接到 GND 时）才读取 LOW。
millis()-基于的去抖动：代码会检查按钮的状态是否在 DEBOUNCE_DELAY 毫秒内保持稳定，然后才将其注册为有效按下。这是一种处理机械开关嘈杂电信号的稳健方法。
Keyboard.print()：此函数向连接的计算机发送按键指令，就像你在真实键盘上打字一样。

结果

对开发板编程后，拔下 USB 线。在你的电脑上打开一个文本编辑器，并将光标放置在输入区域。重新插上 Arduino。现在，每次你按下按钮时，你的编辑器中都应出现一行新文本，报告更新后的按下计数。