ELC: ELCレイヤーの初版。ピン提供者による配線表現
muxを「ピンを増やす装置」として抽象化し、提供者が提供する論理ピンを キーの端子が指す形にした。直結もmux経由も同じ形になり、多段muxは 入れ子で表せる。 配線方式(マトリクス / direct / charlieplexing)は列挙せず、端子の 接続先の組み合わせとして表す。row / col は正本に含めない。 射程は配線のみとし、センサの品種・出力特性・キャリブレーションは 持たない。PCB設計の手前までというPHYの線に揃えた。 Journal: journal/2026-09-20-elc-pin-provider.md Journal: journal/2026-09-20-elc-scope.md Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
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Claude Opus 5
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# ELCレイヤー
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## 概要
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ELCレイヤーは、マイコンのピンと各キーの端子がどう対応するかを提供する。
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扱うのは配線だけとする。読んだ値をどう解釈するか(アナログ値から押下深さを出す変換、
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キーごとのキャリブレーション)は持たない。キャリブレーションは実機ごとの実測値であって
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設計データではなく、センサの品種はPCB設計ツール側の選択だからである。
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## 構造
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### ピンとピン提供者
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ELCが扱う「ピン」は物理的なマイコンピンに限らない。**ピン提供者(provider)が提供する論理ピン**とする。
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マルチプレクサ・シフトレジスタ・GPIOエキスパンダは、いずれも「少ないピンを多くのピンに増やす装置」である。
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これらを提供者として扱うと、キーの側からは直結もmux経由も同じ「ピンに繋がっている」だけになる。
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提供者は、自分が消費する上位ピンを宣言する。上位ピンには別の提供者の論理ピンを書けるので、
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多段の接続は入れ子として表せる。分割キーボードの各半身は、それぞれ別の提供者として置く。
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ピンの参照は `<提供者ID>.<ピン名>` の形とする。`VCC` と `GND` は電源レールを指す予約名で、提供者を持たない。
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現時点で具体形を定めるのは、マイコンとアナログマルチプレクサの2種別。
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デジタル側でピンを増やす部品も提供者として扱うが、種別ごとの記述は必要になった時点で定める。
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### キーの端子
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キーは検出方式(detect)を持ち、検出方式ごとに端子の構成が決まる。各端子は接続先の論理ピンを持つ。
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- 接点(contact): a, b の2端子。端子は無極性で、a と b に順序の意味はない
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- アナログ(analog): out 1端子。加えて電源の vcc, gnd。ホールセンサがこれにあたる
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光学スイッチの端子構成は未定 [推測:P-1]。
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### 配線トポロジを区分として持たない
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マトリクス・direct・charlieplexing を列挙して選ばせることはしない。
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これらは端子の接続先の組み合わせとして表れるものであって、設計者が選ぶ区分ではない。
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- 両端子がそれぞれ別のマイコンピンを指す → マトリクスまたはcharlieplexing
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- 片方の端子が電源レールを指す → direct
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- out がマルチプレクサの論理ピンを指す → mux経由のアナログ読み
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row / col はELCの正本に含めない。charlieplexing で便宜的に行と列の形で書くことはあるが、
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それは表記の都合であって配線の事実ではない。QMKなどが要求する row / col は、出力時に割り当てる派生情報とする。
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### ダイオード
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接点キーはダイオードの向きを持つ。向きは端子名で表す(`a-to-b` はアノードがa側)。省略時はダイオードなし。
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### LEDの識別番号
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LEDの番号はELCが持つ。設計者が恣意的に決めてよいが、決めた順序はそのまま配線の指示になるため、
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配線の情報として扱う。
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チェーンごとに、データピンと、LEDの並びを持つ。並びの各要素はPHYのノードIDで、
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per-key LEDを載せたキーか、LEDの部品ノードを指す。並びの位置がそのLEDの番号になる。
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チェーンは複数持てる。
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現時点で定めるのはチェーン方式(WS2812系)のみとする。ドライバICでアドレスを与える方式は未定。
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### 他レイヤーへの参照
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キーとLEDの参照には、PHYのノードIDをそのまま使う。ELCはIDXを参照しない。
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### 持たないもの
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- センサの品種、出力特性、キャリブレーション値
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- フットプリント、部品の実配置、基板の層構成
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- キーの物理的な位置とサイズ(PHYが持つ)
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## 保存形式
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```ts
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type PinRef = string // "<提供者ID>.<ピン名>" | "VCC" | "GND"
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type Provider =
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| {
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id: string,
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kind: "mcu",
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part: string, // 品番。ピン名の解釈に使う
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}
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| {
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id: string,
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kind: "analog-mux",
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channels: number, // 提供する論理ピン数。ピン名は "0".."channels-1"
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select: PinRef[], // 選択ピン。下位ビットから順
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common: PinRef, // 共通ピン
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enable?: PinRef,
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}
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type KeyWiring =
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| {
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key: string, // PHYのキーID
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detect: "contact",
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terminals: { a: PinRef, b: PinRef }, // 無極性
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diode?: "a-to-b" | "b-to-a", // 省略時はダイオードなし
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}
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| {
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key: string,
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detect: "analog",
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terminals: { out: PinRef, vcc: PinRef, gnd: PinRef },
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}
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type LEDChain = {
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id: string,
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data: PinRef,
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order: string[] // PHYのノードID。並びの位置が番号になる
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}
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type ELC = {
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providers: Provider[],
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keys: KeyWiring[],
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ledChains?: LEDChain[]
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}
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```
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## 検討済み・非採用
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- `matrix.type` による配線方式の列挙 (journal/2026-09-20-elc-pin-provider.md)
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- キーが row / col を正本として持つ (journal/2026-09-20-elc-pin-provider.md)
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- センサの出力特性・キャリブレーション値をELCが持つ (journal/2026-09-20-elc-scope.md)
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## 未確認事項
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### P-1 光学スイッチの端子構成
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- 位置づけ: 本文「キーの端子」が扱えていない残り
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- 現状の認識: 発光側と受光側が独立した端子を持つのか、接点と同じ2端子として扱えるのかが分からない
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- 格上げ条件: 光学スイッチを使った実在のPCBの回路図を読み、端子数と配線の形を確認する
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### P-2 複数マルチプレクサ構成の作り
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- 位置づけ: 本文「ピンとピン提供者」が前提にしている。`select` を提供者ごとに持たせてよいかに関わる
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- 現状の認識: 選択ピンを複数のmuxで共有して共通ピンだけ分ける形と、イネーブルピンで切り替える形が考えられるが、
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どちらが一般的か確認していない。前者なら同じ `PinRef` が複数の提供者の `select` に現れる
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- 格上げ条件: 複数muxを使った実在のキーボードの配線を確認し、共有の形を確かめる
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### P-3 駆動側と検出側の役割をELCが明示的に持つ必要があるか
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- 位置づけ: 本文「配線トポロジを区分として持たない」の残り
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- 現状の認識: 接点マトリクスではダイオードの向きから、directでは電源レールの参照から、
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どちらを駆動しどちらを検出するかが決まりそうに見えるが、全方式で導出できるか確かめていない
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- 格上げ条件: 各方式について、端子の接続先とダイオードの向きだけから走査手順が一意に決まるかを確認する
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@@ -0,0 +1,52 @@
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# muxをどう表現するか / 配線方式を列挙しない
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## 結論
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muxを「ピンを増やす装置」= ピン提供者として抽象化する。
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キーの端子は、提供者が提供する論理ピンを指す。直結とmux経由が同じ形になる。
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配線方式(マトリクス / direct / charlieplexing)は列挙しない。端子の接続先の組み合わせとして表れる。
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row / col は正本に含めず、QMK等への出力時に割り当てる派生情報にする。
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## 案の比較
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| 案 | mux経由のキーの書き方 | 判定 |
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| ピン提供者 | `"out": "mux0.5"`、mux0が select と common を宣言 | 採用 |
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| 展開アドレス | `{ "adc": "A0", "ch": 5 }`、選択ピンはボード共通設定 | 多段muxで破綻する |
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| ネットリスト | 部品と結線をそのまま持つ | 回路図エディタの領分。走査手順を導出できない |
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## muxの実際
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アナログmux(74HC4051=8ch / CD74HC4067=16ch)は、選択ピンで指定した1チャンネルだけを
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共通ピンに導通させるアナログスイッチ。HE/光学がこれを使うのは、センサ出力がアナログで
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ADCピンが足りないため。
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実例(Charading/qmk-he、Pro Micro): `S0-S3 -> Pin2,3,4,5`、共通(Z) -> `A0`。
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ファームは選択ピンに 5 を出力して A0 をADC読みすると、チャンネル5のセンサが読める。
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つまりmuxは「1本のADCピンを16本に増やす装置」。この見方がそのまま表現になる。
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出典:
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- https://github.com/Charading/qmk-he
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- https://github.com/jhonney13/hall-effect-keyboard
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## ピン提供者にすると付いてくるもの
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- 多段muxが入れ子で書ける。`mux1.common = "mux0.3"` と書くだけで専用の仕組みが要らない
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- シフトレジスタ・GPIOエキスパンダ・デマルチプレクサが同じ枠に入る。種別が違うだけ
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- 分割キーボードの右手側マイコンが、単に別の提供者になる
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- `matrix.type` のenumが不要になる
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## row / col を正本にしない理由
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ELCが扱う範囲を全トポロジ(接点マトリクス / direct / charlieplexing / アナログ / 光学、
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いずれもmuxを挟む場合を含む)とした時点で、row / col は普遍的な軸でなくなる。
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directに行と列はなく、charlieplexingでは便宜的な表記にすぎず、アナログでは経路が
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(mux, チャンネル) になる。全部を一つの座標で表すと、方式ごとに意味の違う数値になる。
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## 却下: 旧スキーマの `matrix.type` enum
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`phase1-json-schema.md` のELCスキーマは `standard / charlieplexing / direct` の3値を持ち、
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`matrix.dimensions{rows, cols}` を必須にしていた。アナログ・光学・ホールを受けられず、
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IDX側にも `matrix{row, col}` があって二重になっていた。ピン提供者の形にすると両方消える。
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@@ -0,0 +1,34 @@
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# ELCの射程をどこで切るか
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## 結論
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配線だけ。「マイコンのピンと各キーの端子がどう対応するか」で切る。
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センサの品種・出力特性・キャリブレーション値は持たない。
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代償として、ELCだけではファームウェア生成が完結しない。アナログ値を押下深さに変換する部分の
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置き場は未定のまま残す。必要になった時点で層を決める。
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## 案の比較
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| 案 | 内容 | 判定 |
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| 配線のみ | 端子とピンの対応、ダイオードの向き、LEDの番号 | 採用 |
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| 配線 + センサ特性 | 加えてセンサ品番と出力カーブ | PCB設計ツール側の情報 |
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| 配線 + センサ特性 + キャリブレーション | 加えてキーごとの実測最小/最大 | 設計データではない |
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## 根拠
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PHYで既に「スイッチの品種もソケット方式も持たない。どのフットプリントを使うかはPCB設計ツール側の
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選択であり、Beyond KLEはその手前までを扱う」と決めている。HEセンサの品番はそのPCB設計ツール側に落ちる。
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同じ線を引き直さずに済む。
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キャリブレーションは性質が違う。HEセンサ(ラチオメトリックなホールIC)は磁束密度に対しては
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比例した電圧を出すが、磁石とセンサの距離から磁束密度への関係が急峻な非線形で、
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さらに磁石の強さと実装のばらつきが乗る。押下0%と100%の生値はボードごと・キーごとに違うため、
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実機で最小/最大を取る必要がある。これは製造後の実測値であって、設計データではない。
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## 捨てた仮説
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「detect が analog なら出力の向き(磁石が近いと電圧が上がるか下がるか)くらいは設計時に決まるので
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ELCが持ってよい」— センサ品番が決まれば決まる値であり、品番を持たないと決めた以上これも持てない。
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向きが必要になるのは生値の解釈の段階で、そこはELCの外。
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