一、项目简介

“创意源于生活，工具始于懒惰。” 整体造型外观参考了最近比较火的夫妻游戏《双人成行》第一关里面那个吸尘器的推杆开关，结构中采用阻尼器/滚珠轴承等器件，使其非常具有质感和手感。功能上我构思不能只有电脑开关这么简单地一个功能，于是内部采用 CH32V103、霍尔编码器，振动马达驱动等外设构建了一个具有开关/线性控制，力感反馈推杆，通过自定义 USB TYPE-C 接口和 HID 协议，实现了对电脑的开关机、音量控制、鼠标/键盘/摇杆模拟、甚至可以针对不同应用实现快捷键等功能。

二、硬件构成

我认为一个想法要有完整的设计，不能只停留在开发板上，所以在前期我使用开发板完成了软件功能的实现，后面又设计并打样了 PCB 和机械结构，把开发板上仅有的一枚 CH32V103 焊到了自制的 PCB 板上，安装到 3D 打印的 DEMO 模型中，所以比较晚才完成提交项目。接下来我将从硬件和机械两部分进行介绍。      

首先是硬件部分，整体的硬件架构如下图所示：

作为一个推杆，编码器是必须的，为了结构简单而不失分辨率性能，我选择了 12bit 分辨率的 AD5600 线性旋转霍尔传感器，通过 IIC 与主控 CH32V103 相连接。为了丝滑推感同时增加可玩性，我增加了 DRV2605 和线性马达作为力反馈，DRV2605 内置多种震感波形，结合线性马达可以提供多种力反馈特性，也通过 IIC 与主控相连接。

在推杆一端，我设计了一个 DRV2605 带灯的微触开关，微触开关的开关量，结合摇杆的线性控制量可以实现很多功能。在推杆本体中设计了两个并联的 LED 作为装饰灯光，通过定时器可以实现呼吸灯效果。

在对推杆如何连接电脑这块，我思考了很久，为了让推杆能够实现电脑开关机功能，最简单的方式就是将一个开关输出量与主机开关键并联，直接控制短接就能开机了。但这也就意味着要有两根线直接与主机相连。为了让推杆和电脑还能走 USB 协议，那么也就还要至少接上 DM DP GND 三根线，再想获得下电脑当前开机状态，那就还得再接两根线到主机的 POWER LED 上（可能你会说，为啥不用 USB 连接状态判断？因为刚开机那会儿还没建立 USB 连接，这个状态不可靠啊），算下来这就七根线了，另外推杆模块也需要供电，要么外接电池，要么再接一个 VCC 到电脑上，那就需要 8 个线了，其中 4 跟可以用 USB micro 接口，但另外四根就很难受了。        

可能你会说，为啥不用 USB 来启动呢？我也想到了，但是查了不少资料，都说现再新的电脑都不支持 USB 远程唤醒关机了的电脑，想想也是，系统都关了，USB 通讯也建立不起来啊，（当然也是有部分电脑可以通过 BIOS 加载 USB 设备来启动，但我的电脑不支持。。）        

所以在简洁美观性的追求下，我的目光聚焦到了 USBType-C 接口，标准 Type-C 接口有 24P，其中包含两组 USB3.x 的差分数据线，但那个线间距是真的小啊，而且半插半帖的连接器也不好焊，所以我选择了 12P 的剪裁版 Type-C 接口，其中包括一组 USB2.0 的接线，一组 CC 控制引脚和 SBU 控制引脚，后面这两组引脚一般用于正反差识别、快充协议上，而我这里用不到这些功能，就正好替代成主机开关键和开关机状态读取功能，这样一个 Type-C 接口就搞定了 8 根线的需求。为了也能正反插，在中间用二极管搭了个换向处理结构，这部分电路如下图所示：

整个硬件原理图如下图所示：

layout 并打个样板：

当然，定义了 Typr-c 的接口，对应的数据线也需要特殊处理下，才能支持开关机功能，不过上述设计好的地方就是 普通的数据线接上推杆，也可以进行 HID 通讯，不妨碍 USB 的功能；特殊处理过的数据线也可以当做普通的 USB Type-C 线来用，妙哉吧~

接下来是机械结构。在构思结构时，最开始我设想是导播室里面那个切换台的推杆，那个质感不错，只是感觉元素少了很多，所以就又找了找，正巧刷到《双人成行》的游戏视频，看到第一关里面夫妻变小了，在家里闯关时，需要一起拉动吸尘器的推杆，这推杆不正是我所设想的么！

于是以此为原型，我设计了本项目的推杆的 ID，如下图所示

光有外观还不够，还要有内部堆叠，为了实现柔顺并有推动阻尼感，我选型了好几款阻尼器，最终选择了一个合适力度的，设计了内部堆叠，蓝色高亮部分为阻尼器，并增加了四个滚珠轴承来减小轴上不可控摩擦，如下图所示：

3D 打印了个 DEMO，试了下手感，那种顺滑舒服只可意会不能言传啊！

由于手上只有开发板上一颗 CH32V103 的芯片，所以只好给它做个心脏移植手术了：

移植好了，只是烧写器还是需要用开发板上的,上电测试，功能一切正常：

三、软件说明

开发平台：MounRiver Studio  

硬件 MCU：CH32V103R8 

 代码仓库：https://gitee.com/zealerlu/mult-push-rod-riscv

软件部分的整体的功能设计和程序设计如下思维导图所示：“创意源于生活，工具始于懒惰。”

软件部分主要逻辑都体现在上面的思维导图中。由于在开发 AS5600 外设时，要是用 IIC，本以为 CH32V103 的会比较好用，也看到有网友用起了他的硬 IIC，但我经过好久的调试，还是卡在初始化之后，总线处于 busy 状态，硬件排查了信号也没啥问题，就是不好使。

四、项目演示

本项目设计的多功能推杆依靠 HID 协议，可以实现键盘输出任意字符、鼠标点击移动控制、系统操作、各种软件快捷操作等，实用性、美观性和可玩性极高。多功能推杆的照片：