]> git.donarmstrong.com Git - qmk_firmware.git/blob - docs/custom_quantum_functions.md
2d505b075177cd13087081cb80a0303de57289fd
[qmk_firmware.git] / docs / custom_quantum_functions.md
1 # How to Customize Your Keyboard's Behavior
2
3 For a lot of people a custom keyboard is about more than sending button presses to your computer. You want to be able to do things that are more complex than simple button presses and macros. QMK has hooks that allow you to inject code, override functionality, and otherwise customize how your keyboard behaves in different situations.
4
5 This page does not assume any special knowledge about QMK, but reading [Understanding QMK](understanding_qmk.md) will help you understand what is going on at a more fundamental level.
6
7 ## A Word on Core vs Keyboards vs Keymap
8
9 We have structured QMK as a hierarchy:
10
11 * Core (`_quantum`)
12   * Keyboard/Revision (`_kb`)
13     * Keymap (`_user`)
14
15 Each of the functions described below can be defined with a `_kb()` suffix or a `_user()` suffix. We intend for you to use the `_kb()` suffix at the Keyboard/Revision level, while the `_user()` suffix should be used at the Keymap level.
16
17 When defining functions at the Keyboard/Revision level it is important that your `_kb()` implementation call `_user()` before executing anything else- otherwise the keymap level function will never be called.
18
19 # Custom Keycodes
20
21 By far the most common task is to change the behavior of an existing keycode or to create a new keycode. From a code standpoint the mechanism for each is very similar.
22
23 ## Defining a New Keycode
24
25 The first step to creating your own custom keycode(s) is to enumerate them. This means both naming them and assigning a unique number to that keycode. Rather than limit custom keycodes to a fixed range of numbers QMK provides the `SAFE_RANGE` macro. You can use `SAFE_RANGE` when enumerating your custom keycodes to guarantee that you get a unique number.
26
27
28 Here is an example of enumerating 2 keycodes. After adding this block to your `keymap.c` you will be able to use `FOO` and `BAR` inside your keymap.
29
30 ```c
31 enum my_keycodes {
32   FOO = SAFE_RANGE,
33   BAR
34 };
35 ```
36
37 ## Programming the Behavior of Any Keycode
38
39 When you want to override the behavior of an existing key, or define the behavior for a new key, you should use the `process_record_kb()` and `process_record_user()` functions. These are called by QMK during key processing before the actual key event is handled. If these functions return `true` QMK will process the keycodes as usual. That can be handy for extending the functionality of a key rather than replacing it. If these functions return `false` QMK will skip the normal key handling, and it will be up to you to send any key up or down events that are required.
40
41 These function are called every time a key is pressed or released.
42
43 ### Example `process_record_user()` Implementation
44
45 This example does two things. It defines the behavior for a custom keycode called `FOO`, and it supplements our Enter key by playing a tone whenever it is pressed.
46
47 ```c
48 bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
49   switch (keycode) {
50     case FOO:
51       if (record->event.pressed) {
52         // Do something when pressed
53       } else {
54         // Do something else when release
55       }
56       return false; // Skip all further processing of this key
57     case KC_ENTER:
58       // Play a tone when enter is pressed
59       if (record->event.pressed) {
60         PLAY_NOTE_ARRAY(tone_qwerty);
61       }
62       return true; // Let QMK send the enter press/release events
63     default:
64       return true; // Process all other keycodes normally
65   }
66 }
67 ```
68
69 ### `process_record_*` Function Documentation
70
71 * Keyboard/Revision: `bool process_record_kb(uint16_t keycode, keyrecord_t *record)`
72 * Keymap: `bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record)`
73
74 The `keycode` argument is whatever is defined in your keymap, eg `MO(1)`, `KC_L`, etc. You should use a `switch...case` block to handle these events.
75
76 The `record` argument contains information about the actual press:
77
78 ```c
79 keyrecord_t record {
80   keyevent_t event {
81     keypos_t key {
82       uint8_t col
83       uint8_t row
84     }
85     bool     pressed
86     uint16_t time
87   }
88 }
89 ```
90
91 # LED Control
92
93 QMK provides methods to read 5 of the LEDs defined in the HID spec:
94
95 * Num Lock
96 * Caps Lock
97 * Scroll Lock
98 * Compose
99 * Kana
100
101 There are two ways to get the lock LED state:
102
103 * by implementing `bool led_update_kb(led_t led_state)` or `_user(led_t led_state)`; or
104 * by calling `led_t host_keyboard_led_state()`
105
106 !> `host_keyboard_led_state()` may already reflect a new value before `led_update_user()` is called.
107
108 Two more deprecated functions exist that provide the LED state as a `uint8_t`:
109
110 * `uint8_t led_set_kb(uint8_t usb_led)` and `_user(uint8_t usb_led)`
111 * `uint8_t host_keyboard_leds()`
112
113 ## `led_update_user()`
114
115 This function will be called when the state of one of those 5 LEDs changes. It receives the LED state as a struct parameter.
116
117 You must return either `true` or `false` from this function, depending on whether you want to override the keyboard-level implementation.
118
119 ?> Because the `led_set_*` functions return `void` instead of `bool`, they do not allow for overriding the keyboard LED control, and thus it's recommended to use `led_update_*` instead.
120
121 ### Example `led_update_kb()` Implementation
122
123 ```c
124 bool led_update_kb(led_t led_state) {
125     if(led_update_user(led_state)) {
126         if (led_state.num_lock) {
127             writePinLow(B0);
128         } else {
129             writePinHigh(B0);
130         }
131         if (led_state.caps_lock) {
132             writePinLow(B1);
133         } else {
134             writePinHigh(B1);
135         }
136         if (led_state.scroll_lock) {
137             writePinLow(B2);
138         } else {
139             writePinHigh(B2);
140         }
141         if (led_state.compose) {
142             writePinLow(B3);
143         } else {
144             writePinHigh(B3);
145         }
146         if (led_state.kana) {
147             writePinLow(B4);
148         } else {
149             writePinHigh(B4);
150         }
151         return true;
152     }
153 }
154 ```
155
156 ### Example `led_update_user()` Implementation
157
158 ```c
159 bool led_update_user(led_t led_state) {
160     if (led_state.num_lock) {
161         writePinLow(B0);
162     } else {
163         writePinHigh(B0);
164     }
165     if (led_state.caps_lock) {
166         writePinLow(B1);
167     } else {
168         writePinHigh(B1);
169     }
170     if (led_state.scroll_lock) {
171         writePinLow(B2);
172     } else {
173         writePinHigh(B2);
174     }
175     if (led_state.compose) {
176         writePinLow(B3);
177     } else {
178         writePinHigh(B3);
179     }
180     if (led_state.kana) {
181         writePinLow(B4);
182     } else {
183         writePinHigh(B4);
184     }
185     return true;
186 }
187 ```
188
189 ### `led_update_*` Function Documentation
190
191 * Keyboard/Revision: `bool led_update_kb(led_t led_state)`
192 * Keymap: `bool led_update_user(led_t led_state)`
193
194 ## `host_keyboard_led_state()`
195
196 Call this function to get the last received LED state as a `led_t`. This is useful for reading the LED state outside `led_update_*`, e.g. in [`matrix_scan_user()`](#matrix-scanning-code).
197
198 ## Setting Physical LED State
199
200 Some keyboard implementations provide convenience methods for setting the state of the physical LEDs.
201
202 ### Ergodox Boards
203
204 The Ergodox implementations provide `ergodox_right_led_1`/`2`/`3_on`/`off()` to turn individual LEDs on or off, as well as `ergodox_right_led_on`/`off(uint8_t led)` to turn them on or off by their index.
205
206 In addition, it is possible to specify the brightness level of all LEDs with `ergodox_led_all_set(uint8_t n)`; of individual LEDs with `ergodox_right_led_1`/`2`/`3_set(uint8_t n)`; or by index with `ergodox_right_led_set(uint8_t led, uint8_t n)`.
207
208 Ergodox boards also define `LED_BRIGHTNESS_LO` for the lowest brightness and `LED_BRIGHTNESS_HI` for the highest brightness (which is the default).
209
210 # Keyboard Initialization Code
211
212 There are several steps in the keyboard initialization process.  Depending on what you want to do, it will influence which function you should use.
213
214 These are the three main initialization functions, listed in the order that they're called.
215
216 * `keyboard_pre_init_*` - Happens before most anything is started. Good for hardware setup that you want running very early.
217 * `matrix_init_*` - Happens midway through the firmware's startup process. Hardware is initialized, but features may not be yet.
218 * `keyboard_post_init_*` - Happens at the end of the firmware's startup process. This is where you'd want to put "customization" code, for the most part.
219
220 !> For most people, the `keyboard_post_init_user` function is what you want to call.  For instance, this is where you want to set up things for RGB Underglow.
221
222 ## Keyboard Pre Initialization code
223
224 This runs very early during startup, even before the USB has been started. 
225
226 Shortly after this, the matrix is initialized.
227
228 For most users, this shouldn't be used, as it's primarily for hardware oriented initialization. 
229
230 However, if you have hardware stuff that you need initialized, this is the best place for it (such as initializing LED pins).
231
232 ### Example `keyboard_pre_init_user()` Implementation
233
234 This example, at the keyboard level, sets up B0, B1, B2, B3, and B4 as LED pins.
235
236 ```c
237 void keyboard_pre_init_user(void) {
238   // Call the keyboard pre init code.
239
240   // Set our LED pins as output
241   setPinOutput(B0);
242   setPinOutput(B1);
243   setPinOutput(B2);
244   setPinOutput(B3);
245   setPinOutput(B4);
246 }
247 ```
248
249 ### `keyboard_pre_init_*` Function Documentation
250
251 * Keyboard/Revision: `void keyboard_pre_init_kb(void)`
252 * Keymap: `void keyboard_pre_init_user(void)`
253
254 ## Matrix Initialization Code
255
256 This is called when the matrix is initialized, and after some of the hardware has been set up, but before many of the features have been initialized. 
257
258 This is useful for setting up stuff that you may need elsewhere, but isn't hardware related nor is dependant on where it's started. 
259
260
261 ### `matrix_init_*` Function Documentation
262
263 * Keyboard/Revision: `void matrix_init_kb(void)`
264 * Keymap: `void matrix_init_user(void)`
265
266
267 ## Keyboard Post Initialization code
268
269 This is ran as the very last task in the keyboard initialization process. This is useful if you want to make changes to certain features, as they should be initialized by this point.
270
271
272 ### Example `keyboard_post_init_user()` Implementation
273
274 This example, running after everything else has initialized, sets up the rgb underglow configuration.
275
276 ```c
277 void keyboard_post_init_user(void) {
278   // Call the post init code.
279   rgblight_enable_noeeprom(); // enables Rgb, without saving settings
280   rgblight_sethsv_noeeprom(180, 255, 255); // sets the color to teal/cyan without saving
281   rgblight_mode_noeeprom(RGBLIGHT_MODE_BREATHING + 3); // sets mode to Fast breathing without saving
282 }
283 ```
284
285 ### `keyboard_post_init_*` Function Documentation
286
287 * Keyboard/Revision: `void keyboard_post_init_kb(void)`
288 * Keymap: `void keyboard_post_init_user(void)`
289
290 # Matrix Scanning Code
291
292 Whenever possible you should customize your keyboard by using `process_record_*()` and hooking into events that way, to ensure that your code does not have a negative performance impact on your keyboard. However, in rare cases it is necessary to hook into the matrix scanning. Be extremely careful with the performance of code in these functions, as it will be called at least 10 times per second.
293
294 ### Example `matrix_scan_*` Implementation
295
296 This example has been deliberately omitted. You should understand enough about QMK internals to write this without an example before hooking into such a performance sensitive area. If you need help please [open an issue](https://github.com/qmk/qmk_firmware/issues/new) or [chat with us on Discord](https://discord.gg/Uq7gcHh).
297
298 ### `matrix_scan_*` Function Documentation
299
300 * Keyboard/Revision: `void matrix_scan_kb(void)`
301 * Keymap: `void matrix_scan_user(void)`
302
303 This function gets called at every matrix scan, which is basically as often as the MCU can handle. Be careful what you put here, as it will get run a lot.
304
305 You should use this function if you need custom matrix scanning code. It can also be used for custom status output (such as LEDs or a display) or other functionality that you want to trigger regularly even when the user isn't typing.
306
307
308 # Keyboard Idling/Wake Code
309
310 If the board supports it, it can be "idled", by stopping a number of functions.  A good example of this is RGB lights or backlights.   This can save on power consumption, or may be better behavior for your keyboard.
311
312 This is controlled by two functions: `suspend_power_down_*` and `suspend_wakeup_init_*`, which are called when the system board is idled and when it wakes up, respectively.
313
314
315 ### Example suspend_power_down_user() and suspend_wakeup_init_user() Implementation
316
317
318 ```c
319 void suspend_power_down_user(void) {
320     rgb_matrix_set_suspend_state(true);
321 }
322
323 void suspend_wakeup_init_user(void) {
324     rgb_matrix_set_suspend_state(false);
325 }
326 ```
327
328 ### Keyboard suspend/wake  Function Documentation
329
330 * Keyboard/Revision: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
331 * Keymap: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
332
333 # Layer Change Code
334
335 This runs code every time that the layers get changed.  This can be useful for layer indication, or custom layer handling.
336
337 ### Example `layer_state_set_*` Implementation
338
339 This example shows how to set the [RGB Underglow](feature_rgblight.md) lights based on the layer, using the Planck as an example
340
341 ```c
342 layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state) {
343     switch (get_highest_layer(state)) {
344     case _RAISE:
345         rgblight_setrgb (0x00,  0x00, 0xFF);
346         break;
347     case _LOWER:
348         rgblight_setrgb (0xFF,  0x00, 0x00);
349         break;
350     case _PLOVER:
351         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0x00);
352         break;
353     case _ADJUST:
354         rgblight_setrgb (0x7A,  0x00, 0xFF);
355         break;
356     default: //  for any other layers, or the default layer
357         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0xFF);
358         break;
359     }
360   return state;
361 }
362 ```
363 ### `layer_state_set_*` Function Documentation
364
365 * Keyboard/Revision: `layer_state_t layer_state_set_kb(layer_state_t state)`
366 * Keymap: `layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state)`
367
368
369 The `state` is the bitmask of the active layers, as explained in the [Keymap Overview](keymap.md#keymap-layer-status)
370
371
372 # Persistent Configuration (EEPROM)
373
374 This allows you to configure persistent settings for your keyboard.  These settings are stored in the EEPROM of your controller, and are retained even after power loss. The settings can be read with `eeconfig_read_kb` and `eeconfig_read_user`, and can be written to using `eeconfig_update_kb` and `eeconfig_update_user`. This is useful for features that you want to be able to toggle (like toggling rgb layer indication).  Additionally, you can use `eeconfig_init_kb` and `eeconfig_init_user` to set the default values for the EEPROM. 
375
376 The complicated part here, is that there are a bunch of ways that you can store and access data via EEPROM, and there is no "correct" way to do this.  However, you only have a DWORD (4 bytes) for each function.
377
378 Keep in mind that EEPROM has a limited number of writes. While this is very high, it's not the only thing writing to the EEPROM, and if you write too often, you can potentially drastically shorten the life of your MCU.
379
380 * If you don't understand the example, then you may want to avoid using this feature, as it is rather complicated. 
381
382 ### Example Implementation
383
384 This is an example of how to add settings, and read and write it. We're using the user keymap for the example here.  This is a complex function, and has a lot going on.  In fact, it uses a lot of the above functions to work! 
385
386
387 In your keymap.c file, add this to the top:
388 ```c
389 typedef union {
390   uint32_t raw;
391   struct {
392     bool     rgb_layer_change :1;
393   };
394 } user_config_t;
395
396 user_config_t user_config;
397 ```
398
399 This sets up a 32 bit structure that we can store settings with in memory, and write to the EEPROM. Using this removes the need to define variables, since they're defined in this structure. Remember that `bool` (boolean) values use 1 bit, `uint8_t` uses 8 bits, `uint16_t` uses up 16 bits.  You can mix and match, but changing the order can cause issues, as it will change the values that are read and written. 
400
401 We're using `rgb_layer_change`, for the `layer_state_set_*` function, and use `keyboard_post_init_user` and `process_record_user` to configure everything. 
402
403 Now, using the `keyboard_post_init_user` code above, you want to add `eeconfig_read_user()` to it, to populate the structure you've just created. And you can then immediately use this structure to control functionality in your keymap.  And It should look like: 
404 ```c
405 void keyboard_post_init_user(void) {
406   // Call the keymap level matrix init.
407
408   // Read the user config from EEPROM
409   user_config.raw = eeconfig_read_user();
410
411   // Set default layer, if enabled
412   if (user_config.rgb_layer_change) {
413     rgblight_enable_noeeprom();
414     rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); 
415     rgblight_mode_noeeprom(1);
416   }
417 }
418 ```
419 The above function will use the EEPROM config immediately after reading it, to set the default layer's RGB color. The "raw" value of it is converted in a usable structure based on the "union" that you created above. 
420
421 ```c
422 layer_state_t layer_state_set_user(layer_state_t state) {
423     switch (get_highest_layer(state)) {
424     case _RAISE:
425         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_magenta(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
426         break;
427     case _LOWER:
428         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_red(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
429         break;
430     case _PLOVER:
431         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_green(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
432         break;
433     case _ADJUST:
434         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_white(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
435         break;
436     default: //  for any other layers, or the default layer
437         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
438         break;
439     }
440   return state;
441 }
442 ```
443 This will cause the RGB underglow to be changed ONLY if the value was enabled.  Now to configure this value, create a new keycode for `process_record_user` called `RGB_LYR`. Additionally, we want to make sure that if you use the normal RGB codes, that it turns off  Using the example above, make it look this:
444 ```c
445
446 bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
447   switch (keycode) {
448     case FOO:
449       if (record->event.pressed) {
450         // Do something when pressed
451       } else {
452         // Do something else when release
453       }
454       return false; // Skip all further processing of this key
455     case KC_ENTER:
456         // Play a tone when enter is pressed
457         if (record->event.pressed) {
458             PLAY_NOTE_ARRAY(tone_qwerty);
459         }
460         return true; // Let QMK send the enter press/release events
461     case RGB_LYR:  // This allows me to use underglow as layer indication, or as normal
462         if (record->event.pressed) { 
463             user_config.rgb_layer_change ^= 1; // Toggles the status
464             eeconfig_update_user(user_config.raw); // Writes the new status to EEPROM
465             if (user_config.rgb_layer_change) { // if layer state indication is enabled, 
466                 layer_state_set(layer_state);   // then immediately update the layer color
467             }
468         }
469         return false; break;
470     case RGB_MODE_FORWARD ... RGB_MODE_GRADIENT: // For any of the RGB codes (see quantum_keycodes.h, L400 for reference)
471         if (record->event.pressed) { //This disables layer indication, as it's assumed that if you're changing this ... you want that disabled
472             if (user_config.rgb_layer_change) {        // only if this is enabled 
473                 user_config.rgb_layer_change = false;  // disable it, and 
474                 eeconfig_update_user(user_config.raw); // write the setings to EEPROM
475             }
476         }
477         return true; break;
478     default:
479       return true; // Process all other keycodes normally
480   }
481 }
482 ```
483 And lastly, you want to add the `eeconfig_init_user` function, so that when the EEPROM is reset, you can specify default values, and even custom actions. To force an EEPROM reset, use the `EEP_RST` keycode or [Bootmagic](feature_bootmagic.md) functionallity. For example, if you want to set rgb layer indication by default, and save the default valued. 
484
485 ```c
486 void eeconfig_init_user(void) {  // EEPROM is getting reset! 
487   user_config.raw = 0;
488   user_config.rgb_layer_change = true; // We want this enabled by default
489   eeconfig_update_user(user_config.raw); // Write default value to EEPROM now
490
491   // use the non noeeprom versions, to write these values to EEPROM too
492   rgblight_enable(); // Enable RGB by default
493   rgblight_sethsv_cyan();  // Set it to CYAN by default
494   rgblight_mode(1); // set to solid by default
495 }
496 ```
497
498 And you're done.  The RGB layer indication will only work if you want it to. And it will be saved, even after unplugging the board. And if you use any of the RGB codes, it will disable the layer indication, so that it stays on the mode and color that you set it to. 
499
500 ### 'EECONFIG' Function Documentation
501
502 * Keyboard/Revision: `void eeconfig_init_kb(void)`, `uint32_t eeconfig_read_kb(void)` and `void eeconfig_update_kb(uint32_t val)`
503 * Keymap: `void eeconfig_init_user(void)`, `uint32_t eeconfig_read_user(void)` and `void eeconfig_update_user(uint32_t val)`
504
505 The `val` is the value of the data that you want to write to EEPROM.  And the `eeconfig_read_*` function return a 32 bit (DWORD) value from the EEPROM. 
506
507 # Custom Tapping Term
508
509 By default, the tapping term is defined globally, and is not configurable by key.  For most users, this is perfectly fine.  But in come cases, dual function keys would be greatly improved by different timeouts than `LT` keys, or because some keys may be easier to hold than others.  Instead of using custom key codes for each, this allows for per key configurable `TAPPING_TERM`.
510
511 To enable this functionality, you need to add `#define TAPPING_TERM_PER_KEY` to your `config.h`, first.  
512
513
514 ## Example `get_tapping_term` Implementation
515
516 To change the `TAPPING TERM` based on the keycode, you'd want to add something like the following to your `keymap.c` file: 
517
518 ```c
519 uint16_t get_tapping_term(uint16_t keycode) {
520   switch (keycode) {
521     case SFT_T(KC_SPC):
522       return TAPPING_TERM + 1250;
523     case LT(1, KC_GRV):
524       return 130;
525     default:
526       return TAPPING_TERM;
527   }
528 }
529 ```
530
531 ### `get_tapping_term` Function Documentation
532
533 Unlike many of the other functions here, there isn't a need (or even reason) to have a quantum or keyboard level function. Only a user level function is useful here, so no need to mark it as such.