利用3D打印机，DIY制作Stream Deck直播平台快切面板
2020-11-20 18:00:45
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由美国Elgato公司出品的Stream
Deck是一款多直播平台、软件或游戏快速切换控制面板。这款宏命令控制面板带有多个透明按钮，并通过按钮后面的LCD显示屏来显示当前按钮控制的直播平台或软件等。通过编程，用户可以自定义设置多个直播软件、游戏和其他各种应用程序并实现快速切换的功能。广泛适用于网红、主播或其他需要多平台操作的用户。现如今，越来越多的新媒体人不断地加入到网络直播大军的队伍中。这让Stream
Deck拥有了愈来愈多的用户群体，市场热度也是逐步攀升。
下面，让我们跟随Alex先生(YouTube频道Super Make Something作者)的脚步，一步一步，通过爱能特3D打印机和Arduino微控制器，来DIY制作一款Stream Deck直播平台快切面板。既能省钱，又可以丰富业余生活，何乐而不为呢。
第一节 设计理念
既然，我们要设计的是一款仿Stream Deck功能的DIY作品，那么首当其冲的便是控制成本。任何高于原版成本的DIY，显然都是与初衷相悖逆的。 下面，就是Alex归纳的4点设计理念。
所有用到的电子配件必须有便捷的网购渠道
所有电子配件都无需复杂的组装或过于个性化的改造
所有电阻或LED部件必须便于焊接
制作DIY的所有部件及工序成本不能高于原装Stream Deck
第二节 设备与配件清单
必备设备与配件列表
3.5英寸 TFT LCD显示屏 *1
Arduino Pro Micro微控制器*1
Arduino Nano迷你控制器 *1
SD卡分线板 *1
6mm 按钮 *1
旋转式译码器(带按钮) *1
公母头套装 *1
束线带 *1
4GB Micro SD卡 *1
M2 / M3 螺丝
20x20mm亚克力方块 *6
爱能特ET4 Pro 3D打印机 *1
可选配件列表：
电阻套装 *1
低刷新RGB LED *1
第三节 DIY设计Stream Deck面板
为了节省成本，Alex将Stream Deck快切面板设计为6个按钮和2个旋钮的组合。其中，左侧的旋钮是原装Stream Deck所没有的。
这个压缩版的设计只需要搭配Arduino Pro微控制器和3.5英寸LCD屏就可以制作出来，而Arduino Pro微控制器使用的正是一款可以模仿USB键盘的ATmega32u4芯片。
要更好的发挥转动型译码器的作用，在其上面(如上图所示)安装两个摇柄形状的按钮就很有必要了，这样的搭配可以很好的提升手动操作的流畅度，更加快速在不同视频信号中切换并调整音量大小。
要完成这样的设计，首先我们要从电子元件开始。
由于LCD显示屏没有内存，所以我们要将Stream Deck的功能图标保存在SD卡中。要想实现图标与LCD显示屏和微控制器的交互，我们要增加一个SD卡读卡器。
而这个时候，我们又会发现Arduino Pro微控制器没有足够的输入/输出针脚来连接部件和感应按钮，因而需要再增加一个Arduino Pro迷你控制器来实现LCD显示屏图标加载与显示的功能。
这样的设计可以归结为硬件功能的两大块区分：一部分负责显示屏，另一部分负责感应USB键盘信息并发送相应的指令。
虽然这款DIY的Stream Deck只有6个物理按键和2个旋钮，但是我们可以让Arduino Pro Micro微控制器和Nano迷你控制器交互起来，从而实现远多于物理按键数量的多软件、视频直播平台间的快速切换。通过点击文件(folder)按钮，两个控制器会相应加载新的键盘指令。
要实现这个功能，就要将两个控制器中的某个针脚连接起来以实现相互发送和反馈协作信号并激活需要使用的快捷功能以及刷新显示屏功能图标。
为了让DIY的Stream Deck功能更完善及便于复制，Alex决定使用PCB设计软件EAGLE来开发一款打印版电路板。
开发这样一款电路板主要是为了通过电路图更加清晰地布置各部件并通过虚拟线将他们链接起来。该过程相对繁复，这里我们就不做赘述了。
电路图连接完毕后，接下来就要将部件布局上去以描述如何制作电路板。
如下图所示，该设计主要由主PCB板和按钮PCB板组成，其中主PCB板安装了Arduino控制器、SD卡读卡器和LCD显示器， 而按钮PCB板则包含所有输入信号感应部件，窗口部位则是为了方便显示LCD屏上的图标。
这些设计完成以后，我们只需要用带状电缆将它们连接起来就可以了。
当电路板的布局图设计后，我们还需要制作一组Gerber文件以便电路板制造商知道如何生产这些电路板。
将所有制作的Gerber文件打包压缩好，我们可以直接访问PCBWay.com并将文件上传来制作电路板。
通过PCBWay网站提供的服务，我们只需要上传电路板线路图并根据自己的预算选择合适的方案就可以制作电路板了。
通常，PCBWay会在一周左右的时间内制作完电路板并快递到您的手中。经Alex亲测，PCBway制作的电路板质量还是很不错的。
当然，收到电路板后就要将主PCB版和键盘PCB板焊接起来，这个过程通常只需要30分钟左右。
第四节 机械部件制作
在等待PCB电路板的期间，我们就可以设计并用爱能特ET4 Pro 3D打印机制作机械部件了。
巧合的是，之前我们用来设计电路板的EAGLE软件和我们接下来设计部件用的Fusion 360 3D制作软件同属于Autodesk公司开发。这样，我们就可以将电路板文件直接导入到Fusion 360中并快速设计出电路板的封装外壳了。
需要注意的是，按钮PCB板需要设计在LCD上方。
每个Stream Deck按键都是3D打印的外框并采用透明亚克力板。
这些按键都位于按钮PCB板的4个按钮之上，结构简单而牢靠，且无需另外购买弹簧等组件。
按键下面的4个按钮均采用并联方式连接，因而无论如何按压按键，按钮都可以很好的反馈按键操作并传输相应指令。
此外，我们还可以使用Fusion 360的 Voronoi略图生成器给封装外壳的不同表面裁切出更加酷炫的样式。这样做的好处是不仅可以节省耗材还可以加速打印进度哦。
将Fusion 360设计出来部件导出stl文件并在Cura打开、设置打印选项并切片，然后将g-code文件保存到SD卡中并在ET4 Pro打印机上制作出来。
爱能特ET4 Pro 3D打印机可以打印220x220x250mm尺寸的物体，并具备静音打印、自调平、耗材检测和断电续打等功能。
当然，你也可以尝试爱能特ET5 Pro。这款3D打印机可以制作尺寸高达300x300x400mm的3D模型。
通常，只需要19个小时，ET4 Pro 3D打印机就能制作出11个部件，其中包含1个Stream Deck底座、1个 Stream Deck间隔块、1个顶盖、2个译码器旋钮和6个按键框。
第五节 电子元件编程
所有部件打印完成后，接下来就是给电子元件编程了。
访问Arduino.cc网站并下载Arduino编程(环境)软件。
接下来打开Super Make Something的Github网站并下载制作本项目(DIY制作Stream Deck)所需的代码压缩文件 。该代码文件是Alex特意为DIY制作Stream Deck而开发的。
解压文件并复制其中的LCDWIKI_GUI 和LCDWIKI_KBV文件夹至如下图所示的目录中。
将arduino TFT_icons和Stream Deck Keyboard文件夹放入到硬盘驱动器中。
正如我们前面提到的那样，DIY制作的stream deck使用两个独立的Arduino控制器来分别模拟键盘和控制LCD屏图标显示，因而需要单独编程。
用迷你USB连接器将Arduino Nano迷你控制器与电脑相连，打开Arduino TFT_icons.ino文件对Arduino Nano编程以驱动LCD显示屏。
在Arduino开发者助手(Arduino IDE)中，通过Tools功能及其下一级Board选项查看并确认Arduino Nano微控制器选项被选中，并Processor选项中查看并确认ATmega328P (Old Bootloader) 选项被勾选。
确认COM接口被正确选中后，我们点击上传(Upload)按钮进行代码编译并将其上传至Arduino Nano迷你控制器。
接下来，就是对Arduino Pro Micro 微控制器编程了。
用micro-USB线将微控制器与电脑相连，并打开stream Deck Keyboard.ino文件。
在Arduino IDE中访问Tools及其下级菜单栏Board中选中Arduino Leonardo选项。
确认正确的COM接口选项后， 点击上传，Arduino IDE就会自动上传代码并对Arduino Pro Micro控制器进行编程了。
需要注意的是，由于两个Arduino控制器的电线是连接在一起的，因而在组装完成后，只需要将micro USB线插入到Arduino Pro Micro控制器上就可以将Stream Deck与电脑相连。
第六节 Stream Deck组装
编程完毕后，我们就要把DIY制作的Stream Deck部件全部组装起来。
首先，我们用两颗M2螺丝将SD卡读卡器装在3D打印的底座上。
将PCB主板插入到底座上并用M3螺丝紧固。
将LCD显示屏的针脚小心地插入到PCB主板的母头针脚上，朝向需与图片所示保持一致。
将间隔块插入到底座中对应的凹槽，然后用M3螺丝将键盘PCB板固定在上面。
轻轻地将20x20 mm 正方形亚克力板按入到按键框中并如下图所示挨个放入到按键槽中。
装上顶盖板并固定好所有部件，并用4个M3螺丝将它们与底座紧固在一起，然后将两个3D打印的旋钮按压到译码器上面。这样我们就组装好了一台DIY的Stream Deck软件快切面板了。
最后一步就是给LCD显示屏制作功能图标。
这里，我们也可以依据Alex的Super Make Something Github页面提供的方法用PhotoShop快速创建功能图标。
下面是创建图标需要注意的几个细节。
图片尺寸为120x120像素，并保存为24字节的BMP文件。
因为屏幕朝向的问题，我们也需要相应地旋转图标朝向。
图片文件名不得超过6个字(英文字节)以避免图标出现异常显示(出现在第二页功能菜单上)。
如需更多的功能页面，可复制相应代码并修改文件名和快捷功能名。
请务必查看Arduino代码，以获得有关如何执行此操作的示例。
8. 保存所有的图标文件至SD卡，并将其插入到Stream Deck底座上的读卡器中。
9. 接下来就是将图标与按键及相应的软件如OBS、直播平台或其它软件连接起来。
以上内容来源于Alex的油管视频，在此，我们再次感谢Alex的精彩分享，让我们可以学习如何DIY制作Stream Deck软件快切面板。这样的设计，不仅给众多喜爱网络直播的朋友们带来了便利，也必会鼓励广大的爱能特3D 打印机用户们去大胆尝试使用3D打印机制作极富创意的DIY作品!
