アリエクの Keyball61 (RP2040) を vial-qmk でカスタムした話

はじめに

仕事でぶんぶんマウスを振り回していたら腱鞘炎になったので、トラックボールにしようと思いアリエクで Keyball61 を買った。

届いたキーボードのファームウェアはよくわからなかったんだけど、PC に繋いだら Vial で認識した
調べてみると、いわゆる「普通の Keyball61」は ZMK らしい。手元のは 最初からカスタムファームが入ってるっぽい。

だいたい一週間使ってみて、気になったのがこれ。

マウス用レイヤーを自分でキー割り当てして切り替えてるんだけど、切り替えがめんどい
トラックボールで スクロールできない

なので、こうしたいなと思った。

トラックボールを動かしたら、勝手にマウス用レイヤーに入ってほしい（調べたら Auto Mouse って仕組みがあるらしい）
マウスボタンにしてる HJKL; 以外を押したら、普通のレイヤーに戻ってほしい
レイヤー1のあいだトラックボールを動かすとスクロールしてほしい
（ついでに）レイヤーごとに LED の色も変えたい

このへんは Vial の画面いじるだけじゃ無理で、ファームウェア側をいじる必要があった。

ファームを自分で作ってみることにした

vial-qmk を見ても keyball 用の設定は入ってない。公式は ZMK だった。
手元の構成そのまんま使える完成品ファームは見つからなかった。

ChatGPT に聞いたら「vial-qmk ベースでカスタムできるよ」とのことだったので、AI に指示出しながら進めることにした。

とりあえずこの2つを clone して、Cursor で作業開始。

最初は Pro Micro だと思っていた

Keyball61 のマイコンは普通は Pro Micro らしい。
AI もその前提でガリガリ進めてくれて、ファームのビルドも通って .hex までできた。

で、キーボードにフラッシュしようとしたら……qmk flash がデバイスを検出できず、延々と進まない。

おかしいなと思って RESET を2回押してみたら、ストレージに RPI-RP2 が出てきた。
中の INFO_UF2.TXT を開くとこう書いてある。

UF2 Bootloader v3.0
Model: Raspberry Pi RP2
Board-ID: RPI-RP2

……あれ？ Pro Micro じゃなくて Raspberry Pi RP2（RP2040） じゃん。

最初に気づいておけばよかったやつ。
AVR 前提の .hex と qmk flash じゃ、そもそも土俵が違った。

RP2040 向けに作り直したら、壊れた（ように見えた）

半ば諦めかけてたけど、AI に聞いたら「RP2040 向けにも組めるよ」とのこと。

一通りビルドしてフラッシュしたら……キーが反応しない。USB も認識しない。 いろいろ壊れた。
壊したかと思った。
しかも 元のファームウェアを持ってなかったので、かなり焦った

左右を別々に焼いたり色々試したけど、ダメ。
そこで holykeebs のコンパイル済みファームを書き込んでみたら、ちゃんと動いた。ハードは生きてた。めちゃくちゃ安心した

で、AI 曰く原因はだいたいこんな感じだったらしい。

Keyball の duplex matrix が、今の QMK / vial-qmk の API（matrix_scan_custom とか）や RP2040 の split と合ってない
ボード定義やブートローダー設定が AVR（Pro Micro）前提のまま混ざってる
トラックボール用センサ周りのシンボル不足

holykeebs みたいに、すでに RP2040 向けに直してある実装を参考にしつつ直していくと、なんとかキー入力とトラックボールが動くところまで戻った。

フラッシュは毎回これ。

RESET を素早く2回 → RPI-RP2 が出る
.uf2 をコピー
左右それぞれ同じ UF2 を焼く

TRRS ケーブルを毎回抜き差しする必要があるので、非常にめんどくさい。

Vial でも認識した

完成したもの

いま使ってるファームの挙動は、だいたいこんな感じ。

レイヤー構成

レイヤー	用途
0	通常入力
1	`LT(1, …)` で出すレイヤー。長押し中はトラックボールがスクロール
2	`LT(2, …)` のユーティリティ
3	Auto Mouse 用（トラックボール操作で自動オン）

以前みたいに「マウス用レイヤーに手動で切り替えるキー」は、Auto Mouse のおかげで 不要になった

トラックボール / Auto Mouse

トラックボールを動かすと、自動でマウス用レイヤー（レイヤー3）に入る
そのあいだ、右手ホームの H / J / K / L / ; はマウスボタン
それ以外のキーを押すと、通常レイヤーに戻る
しばらく何もしないと、一定時間後に自動で戻る（自分の設定では 2 秒）

HJKL; を「常に」マウスキー扱いすると、普通に文字打つときまでマウスモードに入っちゃう。
なので マウスモード中だけ特別扱いしてる。

あと、レイヤー1やレイヤー2を出してるあいだは Auto Mouse を止めてる。
LT1 長押し中にボール動かすと、スクロールじゃなくてまたマウスレイヤーが乗っちゃう、みたいな競合を避けるため。

スクロール

レイヤー1（LT1 長押し）中にトラックボールを動かすとスクロール
あとから、, を押しっぱなしでもスクロールできるようにした（マウスモードに入る前から押せる）
, を短く叩いたときは、普通に , が入る

実際にスクロールしてみたら、動きがかなりピーキーだった。
軽く動かした程度じゃ反応しないのに、一定を超えるとめちゃくちゃスクロールする始末

このあたりはしきい値や速度をいじって、なんとか使えるレベルにはなった。

レイヤー別 LED

ついでに入れたつもりが、これがかなり便利。

レイヤー	LED
0	流れる虹
1	赤（スクロール）
2	青
3	シアン（マウスモード）

マウスモードに入った／抜けたのが色でわかるので、「今マウスレイヤーにいるのかな？」が一目でわかる。
おまけのつもりが、いちばん気持ちいい変更かもしれない

PC スリープ時は消灯するようにしてる。

仕上げでハマった話（スイッチのせいじゃなかった）

動くようになってからも、入力まわりで変な挙動が残ってた。

チャタリングっぽい何か

「U と I がチャタる」ように見えた。
最初はスイッチ不良かと思って交換したんだけど、直らない。よく見ると:

U / I を単体で押す分には大丈夫
O → I や U → O、P → I のときにおかしい
O → Y や O → P では起きない
キーとキーのあいだに一拍置くと起きない

Keyball61 のマトリクスは duplex で、同じ行を二方向にスキャンしてピンを使い回してるらしい。
ざっくり言うと、O と Y は同じ物理ピンの別フェーズ、O と I は別ピンの別フェーズ、みたいな配置。

再現パターンを並べると、別ピン × 別フェーズをまたぐロールのときだけ壊れてる。
スイッチじゃなくて、スキャン方向を切り替える瞬間の過渡状態による誤検出だった、とのこと。

対策は フェーズ切替の前にピンを戻して、短い settle を入れること。
これでかなり改善した

`out` と打つと `otu` になる

settle を入れたあと、今度は素早く out と打つと otu になることがあった。

これはデバウンスを「押しても離しても、安定するまで待ってから確定」にしてたせいで、O→U のあとに U の確定が遅れ、そのあいだに T が入ってた、という話だった。

最終的にはこう変えた。

押した瞬間はすぐ反応
離すときは安定を待つ

duplex 側の settle はそのまま残してるので、誤入力対策と入力順の両立が取れた。

いまの操作感（まとめ）

やりたいこと	いまの動き
マウス操作	ボールを動かすだけでマウスレイヤーへ
クリック類	マウスレイヤー中の HJKL;
マウス解除	HJKL; 以外のキー、またはタイムアウト
スクロール	レイヤー1長押し、または `,` 押しっぱなし
今どのモードか	LED の色でわかる

おわりに

アリエク版 Keyball61（RP2040 + 謎 Vial ファーム）から始めて、vial-qmk 上に自分用ファームを載せるところまで行った。

最初は Pro Micro だと思って空振りして、次は RP2040 向けファームで無反応になって本気で焦った。
でも元ファームが無くても、ブートローダー（RESET 2回 → RPI-RP2）に入れて UF2 を流し直せば立て直せる、というのは後からわかった。RP2040 でよかった……。

AI 使うと、知識ゼロからでもカスタムファームまで持っていけるのでかなり便利。
同じ構成でファームいじる人の、とっかかりになればうれしいです

参考

今回作ったカスタムファームのリポジトリ
https://github.com/shatee/vial-qmk/tree/keyball61-rp2040