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Defined IS_(HOST_)LED_ON/OFF() and improved LED documentation (#4853)
[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.
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19 # Custom Keycodes
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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
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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 the 5 LEDs defined as part of the HID spec:
94
95 * `USB_LED_NUM_LOCK`
96 * `USB_LED_CAPS_LOCK`
97 * `USB_LED_SCROLL_LOCK`
98 * `USB_LED_COMPOSE`
99 * `USB_LED_KANA`
100
101 These five constants correspond to the positional bits of the host LED state.
102 There are two ways to get the host LED state:
103
104 * by implementing `led_set_user()`
105 * by calling `host_keyboard_leds()`
106
107 ## `led_set_user()`
108
109 This function will be called when the state of one of those 5 LEDs changes.
110 It receives the LED state as parameter.
111 Use the `IS_LED_ON(USB_LED, LED_NAME)` and `IS_LED_OFF(USB_LED, LED_NAME)`
112 macros to check the LED status.
113
114 !> `host_keyboard_leds()` may already reflect a new value before `led_set_user()` is called.
115
116 ### Example `led_set_user()` Implementation
117
118 ```c
119 void led_set_user(uint8_t usb_led) {
120     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_NUM_LOCK)) {
121         PORTB |= (1<<0);
122     } else {
123         PORTB &= ~(1<<0);
124     }
125     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_CAPS_LOCK)) {
126         PORTB |= (1<<1);
127     } else {
128         PORTB &= ~(1<<1);
129     }
130     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_SCROLL_LOCK)) {
131         PORTB |= (1<<2);
132     } else {
133         PORTB &= ~(1<<2);
134     }
135     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_COMPOSE)) {
136         PORTB |= (1<<3);
137     } else {
138         PORTB &= ~(1<<3);
139     }
140     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_KANA)) {
141         PORTB |= (1<<4);
142     } else {
143         PORTB &= ~(1<<4);
144     }
145 }
146 ```
147
148 ### `led_set_*` Function Documentation
149
150 * Keyboard/Revision: `void led_set_kb(uint8_t usb_led)`
151 * Keymap: `void led_set_user(uint8_t usb_led)`
152
153 ## `host_keyboard_leds()`
154
155 Call this function to get the last received LED state.
156 This is useful for reading the LED state outside `led_set_*`, e.g. in [`matrix_scan_user()`](#matrix-scanning-code).
157
158 For convenience, you can use the `IS_HOST_LED_ON(LED_NAME)` and `IS_HOST_LED_OFF(LED_NAME)` macros instead of calling `host_keyboard_leds()` directly.
159
160 ## Setting physical LED state
161
162 Some keyboard implementations provide convenience methods for setting the state of the physical LEDs.
163
164 ### Ergodox and Ergodox EZ
165
166 The Ergodox EZ implementation provides `ergodox_right_led_``1`/`2`/`3_on`/`off()`
167 to turn individual LEDs on and off, as well as
168 `ergodox_right_led_on`/`off(uint8_t led)`
169 to turn them on and off by their number.
170
171 In addition, it is possible to specify the brightness level with `ergodox_led_all_set(uint8_t n)`,
172 for individual LEDs with `ergodox_right_led_1`/`2`/`3_set(uint8_t n)`
173 or by their number using `ergodox_right_led_set(uint8_t led, uint8_t n)`.
174
175 It defines `LED_BRIGHTNESS_LO` for the lowest brightness and `LED_BRIGHTNESS_HI` for the highest brightness, which is also the default.
176
177 # Matrix Initialization Code
178
179 Before a keyboard can be used the hardware must be initialized. QMK handles initialization of the keyboard matrix itself, but if you have other hardware like LEDs or i&#xb2;c controllers you will need to set up that hardware before it can be used.
180
181
182 ### Example `matrix_init_user()` Implementation
183
184 This example, at the keyboard level, sets up B1, B2, and B3 as LED pins.
185
186 ```c
187 void matrix_init_user(void) {
188   // Call the keymap level matrix init.
189
190   // Set our LED pins as output
191   DDRB |= (1<<1);
192   DDRB |= (1<<2);
193   DDRB |= (1<<3);
194 }
195 ```
196
197 ### `matrix_init_*` Function Documentation
198
199 * Keyboard/Revision: `void matrix_init_kb(void)`
200 * Keymap: `void matrix_init_user(void)`
201
202 # Matrix Scanning Code
203
204 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.
205
206 ### Example `matrix_scan_*` Implementation
207
208 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).
209
210 ### `matrix_scan_*` Function Documentation
211
212 * Keyboard/Revision: `void matrix_scan_kb(void)`
213 * Keymap: `void matrix_scan_user(void)`
214
215 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.
216
217 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.
218
219
220 # Keyboard Idling/Wake Code
221
222 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.
223
224 This is controlled by two functions: `suspend_power_down_*` and `suspend_wakeup_init_*`, which are called when the system is board is idled and when it wakes up, respectively.
225
226
227 ### Example suspend_power_down_user() and suspend_wakeup_init_user() Implementation
228
229 This example, at the keyboard level, sets up B1, B2, and B3 as LED pins.
230
231 ```c
232 void suspend_power_down_user(void)
233 {
234     rgb_matrix_set_suspend_state(true);
235 }
236
237 void suspend_wakeup_init_user(void)
238 {
239     rgb_matrix_set_suspend_state(false);
240 }
241
242 ```
243
244 ### `keyboard_init_*` Function Documentation
245
246 * Keyboard/Revision: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
247 * Keymap: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
248
249 # Layer Change Code
250
251 This runs code every time that the layers get changed.  This can be useful for layer indication, or custom layer handling.
252
253 ### Example `layer_state_set_*` Implementation
254
255 This example shows how to set the [RGB Underglow](feature_rgblight.md) lights based on the layer, using the Planck as an example
256
257 ```c
258 uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state) {
259     switch (biton32(state)) {
260     case _RAISE:
261         rgblight_setrgb (0x00,  0x00, 0xFF);
262         break;
263     case _LOWER:
264         rgblight_setrgb (0xFF,  0x00, 0x00);
265         break;
266     case _PLOVER:
267         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0x00);
268         break;
269     case _ADJUST:
270         rgblight_setrgb (0x7A,  0x00, 0xFF);
271         break;
272     default: //  for any other layers, or the default layer
273         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0xFF);
274         break;
275     }
276   return state;
277 }
278 ```
279 ### `layer_state_set_*` Function Documentation
280
281 * Keyboard/Revision: `void uint32_t layer_state_set_kb(uint32_t state)`
282 * Keymap: `uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state)`
283
284 The `state` is the bitmask of the active layers, as explained in the [Keymap Overview](keymap.md#keymap-layer-status)
285
286
287 # Persistent Configuration (EEPROM)
288
289 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. 
290
291 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.
292
293 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.
294
295 * If you don't understand the example, then you may want to avoid using this feature, as it is rather complicated. 
296
297 ### Example  Implementation
298
299 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! 
300
301
302 In your keymap.c file, add this to the top:
303 ```
304 typedef union {
305   uint32_t raw;
306   struct {
307     bool     rgb_layer_change :1;
308   };
309 } user_config_t;
310
311 user_config_t user_config;
312 ```
313
314 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. 
315
316 We're using `rgb_layer_change`, for the `layer_state_set_*` function, and use `matrix_init_user` and `process_record_user` to configure everything. 
317
318 Now, using the `matrix_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: 
319 ```
320 void matrix_init_user(void) {
321   // Call the keymap level matrix init.
322
323   // Read the user config from EEPROM
324   user_config.raw = eeconfig_read_user();
325
326   // Set default layer, if enabled
327   if (user_config.rgb_layer_change) {
328     rgblight_enable_noeeprom();
329     rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); 
330     rgblight_mode_noeeprom(1);
331   }
332 }
333 ```
334 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. 
335
336 ```
337 uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state) {
338     switch (biton32(state)) {
339     case _RAISE:
340         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_magenta(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
341         break;
342     case _LOWER:
343         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_red(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
344         break;
345     case _PLOVER:
346         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_green(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
347         break;
348     case _ADJUST:
349         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_white(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
350         break;
351     default: //  for any other layers, or the default layer
352         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
353         break;
354     }
355   return state;
356 }
357 ```
358 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` and `EPRM`. 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:
359 ```
360
361 bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
362   switch (keycode) {
363     case FOO:
364       if (record->event.pressed) {
365         // Do something when pressed
366       } else {
367         // Do something else when release
368       }
369       return false; // Skip all further processing of this key
370     case KC_ENTER:
371         // Play a tone when enter is pressed
372         if (record->event.pressed) {
373             PLAY_NOTE_ARRAY(tone_qwerty);
374         }
375         return true; // Let QMK send the enter press/release events
376     case EPRM:
377         if (record->event.pressed) {
378             eeconfig_init(); // resets the EEPROM to default
379         }
380         return false;
381     case RGB_LYR:  // This allows me to use underglow as layer indication, or as normal
382         if (record->event.pressed) { 
383             user_config.rgb_layer_change ^= 1; // Toggles the status
384             eeconfig_update_user(user_config.raw); // Writes the new status to EEPROM
385             if (user_config.rgb_layer_change) { // if layer state indication is enabled, 
386                 layer_state_set(layer_state);   // then immediately update the layer color
387             }
388         }
389         return false; break;
390     case RGB_MODE_FORWARD ... RGB_MODE_GRADIENT: // For any of the RGB codes (see quantum_keycodes.h, L400 for reference)
391         if (record->event.pressed) { //This disables layer indication, as it's assumed that if you're changing this ... you want that disabled
392             if (user_config.rgb_layer_change) {        // only if this is enabled 
393                 user_config.rgb_layer_change = false;  // disable it, and 
394                 eeconfig_update_user(user_config.raw); // write the setings to EEPROM
395             }
396         }
397         return true; break;
398     default:
399       return true; // Process all other keycodes normally
400   }
401 }
402 ```
403 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. For example, if you want to set rgb layer indication by default, and save the default valued. 
404
405 ```
406 void eeconfig_init_user(void) {  // EEPROM is getting reset! 
407   user_config.rgb_layer_change = true; // We want this enabled by default
408   eeconfig_update_user(user_config.raw); // Write default value to EEPROM now
409
410   // use the non noeeprom versions, to write these values to EEPROM too
411   rgblight_enable(); // Enable RGB by default
412   rgblight_sethsv_cyan();  // Set it to CYAN by default
413   rgblight_mode(1); // set to solid by default
414 }
415 ```
416
417 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. 
418
419 ### 'EECONFIG' Function Documentation
420
421 * Keyboard/Revision: `void eeconfig_init_kb(void)`, `uint32_t eeconfig_read_kb(void)` and `void eeconfig_update_kb(uint32_t val)`
422 * Keymap: `void eeconfig_init_user(void)`, `uint32_t eeconfig_read_user(void)` and `void eeconfig_update_user(uint32_t val)`
423
424 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.