自作 USBキーボードにて 日本語を自動入力する

前置き

私は 自作USBキーボードを、今までに幾つか作ってきた。

私が愛用しているのは Microchip PIC16F1454/1455/1459。
これらには USBデバイス機能が実装されているので
USBキーボード, USBマウス, などのUSBデバイスを作ることができる。

「 Microchip Libraries for Applications (MLA) 」
を入手し、その中の HID_keyboard のライブラリ群とサンプルを PIC16F1454/1455/1459 用に移植して使っている。
今回、ここは深く触れない。

で、自作USBキーボードを作るとは、
・ボタン①を押すと、Ctrl-v を発行する
・ボタン②を押すと、abYZ という文字を発行する
などの自分が欲しい/特殊なキーボードが作れるわけで...

押しボタンではなく フットペダルで実現する人も居るようですね。

マイコンプログラム

PICであれ、ATmegaであれ、、、どの USBマイコンでも、USB-HIDプロトコルに従って KeyCodeを送出すれば キーが押されたことになる訳だ。

USB-HIDパケット(キーボード)は 8byteデータで、下記の構成である。

unsigned char   hid_report[8] ;

hid_report[0] = 0;      // modifirers bit
                        //   0x80:右Win, 0x40:右Alt, 0x20:右Shift, 0x10:右Ctrl
                        //   0x08:左Win, 0x04:左Alt, 0x02:左Shift, 0x01:左Ctrl
hid_report[1] = 0;      // 0x00 (reserved)
hid_report[2] = kCode;  // 押されたキーのデータ
hid_report[3] = 0;      // 同時に押されたキーのデータ(1)
hid_report[4] = 0;      // 同時に押されたキーのデータ(2)
hid_report[5] = 0;      // 同時に押されたキーのデータ(3)
hid_report[6] = 0;      // 同時に押されたキーのデータ(4)
hid_report[7] = 0;      // 同時に押されたキーのデータ(5)

// データ(8byte)の送信
lastINTransmission = HIDTxPacket(HID_EP, (BYTE*)hid_report, 8);

送出パケットの例

キーが押されたことにするには、次のような 8byte群を 順次送出すればいい。

例１) Ctrl-v を送出する

  { 0x01, 0x00, 0x19, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // CTRL v
  { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // (release)

の２パケットを順次送出する

例２) abYZ という文字を送出する

  { 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // a
  { 0x00, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // b
  { 0x02, 0x00, 0x1C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // shift y
  { 0x02, 0x00, 0x1D, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // shift z
  { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };   // (release)

の５パケットを順次送出する

と、ここまでは良く知られた仕様ですので、実際に実装された方も多いでしょう。

漢字文字を送出したい

前記のように、ASCII文字は送出できるのだが、では漢字文字はどうすればいいのか？
[～読みがな～] + [変換] と出力すれば入力できるのか？
でも、何回 [変換] 押せばいいのだろうか？
無理があるな。

ここでネット探してたら、この記事を見つけた。

Windows MS-IME限定なようだが、この記事の操作を試してみる。

1. レジストリ定義

HKEY_CURRENT_USER\Control Panel\Input Method  に
    EnableHexNumpad を (REG_SZ)1 で定義

2. テンキーから、以下のキーを押下する

　1) ALTキーを押したまま
　2) テンキーの ＋ (プラス) を１回押す
　3) テンキーの 数字(0～9) と フルキーの英字(a～f)を押し Unicodeの16進数４桁を入力する
　　　(例えば、6 1 1 b と入力する)
　4) ALTキーを離す
　　　(例なら、「愛」が入力されたことになる)

　※ここで CapsLock や NumLock の状態は関係ない

HIDパケットで 漢字文字を送出してみる

前記の通り、キーボードを叩いたことにすればいいのではないだろうか？

  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.押す
  { 0x04, 0x00, 0x57, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // Num +
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // 16進 4桁
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  //   6 1 1 b 「愛」
  { 0x04, 0x00, 0x59, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x59, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.離す (終了)
  { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // (release)

この12パケットを順次送出すると「愛」が入力されたことになる。[成功]
　※ここで CapsLock や NumLock の状態は関係ない

では、複数文字は可能か？

  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.押す
  { 0x04, 0x00, 0x57, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // Num +
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x5A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // 16進 4桁
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  //   2 6 0 5 「★」
  { 0x04, 0x00, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x62, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x5D, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.離す (終了)
  { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // (release)

  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.押す
  { 0x04, 0x00, 0x57, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // Num +
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x5A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // 16進 4桁
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  //   2 6 0 6 「☆」
  { 0x04, 0x00, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x62, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
  { 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // ALT.離す (終了)
  { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };  // (release)

の 24パケットを順次送出すると「★☆」が入力されたことになる。[成功]

以上から、この手順を使えば 漢字複数文字(日本語文章)や ASCII混在の文章だって自動入力できちゃう訳だ。

注意
ただし、Windows の MS-IME 環境での話。
私の自作キーボードで動作確認できたのは Windows7(x86/x64), Windows10(x64), Windows11(x64) です。

以上