]> git.donarmstrong.com Git - qmk_firmware.git/blob - docs/custom_quantum_functions.md
Fixing dead links (#5503)
[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 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. It receives the LED state as a parameter.
110 Use the `IS_LED_ON(usb_led, led_name)` and `IS_LED_OFF(usb_led, led_name)` macros to check the LED status.
111
112 !> `host_keyboard_leds()` may already reflect a new value before `led_set_user()` is called.
113
114 ### Example `led_set_user()` Implementation
115
116 ```c
117 void led_set_user(uint8_t usb_led) {
118     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_NUM_LOCK)) {
119         writePinLow(B0);
120     } else {
121         writePinHigh(B0);
122     }
123     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_CAPS_LOCK)) {
124         writePinLow(B1);
125     } else {
126         writePinHigh(B1);
127     }
128     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_SCROLL_LOCK)) {
129         writePinLow(B2);
130     } else {
131         writePinHigh(B2);
132     }
133     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_COMPOSE)) {
134         writePinLow(B3);
135     } else {
136         writePinHigh(B3);
137     }
138     if (IS_LED_ON(usb_led, USB_LED_KANA)) {
139         writePinLow(B4);
140     } else {
141         writePinHigh(B4);
142     }
143 }
144 ```
145
146 ### `led_set_*` Function Documentation
147
148 * Keyboard/Revision: `void led_set_kb(uint8_t usb_led)`
149 * Keymap: `void led_set_user(uint8_t usb_led)`
150
151 ## `host_keyboard_leds()`
152
153 Call this function to get the last received LED state. This is useful for reading the LED state outside `led_set_*`, e.g. in [`matrix_scan_user()`](#matrix-scanning-code).
154 For convenience, you can use the `IS_HOST_LED_ON(led_name)` and `IS_HOST_LED_OFF(led_name)` macros instead of calling and checking `host_keyboard_leds()` directly.
155
156 ## Setting Physical LED State
157
158 Some keyboard implementations provide convenience methods for setting the state of the physical LEDs.
159
160 ### Ergodox Boards
161
162 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.
163
164 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)`.
165
166 Ergodox boards also define `LED_BRIGHTNESS_LO` for the lowest brightness and `LED_BRIGHTNESS_HI` for the highest brightness (which is the default).
167
168 # Keyboard Initialization Code
169
170 There are several steps in the keyboard initialization process.  Depending on what you want to do, it will influence which function you should use.
171
172 These are the three main initialization functions, listed in the order that they're called.
173
174 * `keyboard_pre_init_*` - Happens before most anything is started. Good for hardware setup that you want running very early.
175 * `matrix_init_*` - Happens midway through the firmware's startup process. Hardware is initialized, but features may not be yet.
176 * `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.
177
178 !> 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.
179
180 ## Keyboard Pre Initialization code
181
182 This runs very early during startup, even before the USB has been started. 
183
184 Shortly after this, the matrix is initialized.
185
186 For most users, this shouldn't be used, as it's primarily for hardware oriented initialization. 
187
188 However, if you have hardware stuff that you need initialized, this is the best place for it (such as initializing LED pins).
189
190 ### Example `keyboard_pre_init_user()` Implementation
191
192 This example, at the keyboard level, sets up B0, B1, B2, B3, and B4 as LED pins.
193
194 ```c
195 void keyboard_pre_init_user(void) {
196   // Call the keyboard pre init code.
197
198   // Set our LED pins as output
199   setPinOutput(B0);
200   setPinOutput(B1);
201   setPinOutput(B2);
202   setPinOutput(B3);
203   setPinOutput(B4);
204 }
205 ```
206
207 ### `keyboard_pre_init_*` Function Documentation
208
209 * Keyboard/Revision: `void keyboard_pre_init_kb(void)`
210 * Keymap: `void keyboard_pre_init_user(void)`
211
212 ## Matrix Initialization Code
213
214 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. 
215
216 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. 
217
218
219 ### `matrix_init_*` Function Documentation
220
221 * Keyboard/Revision: `void matrix_init_kb(void)`
222 * Keymap: `void matrix_init_user(void)`
223
224
225 ## Keyboard Post Initialization code
226
227 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.
228
229
230 ### Example `keyboard_post_init_user()` Implementation
231
232 This example, running after everything else has initialized, sets up the rgb underglow configuration.
233
234 ```c
235 void keyboard_post_init_user(void) {
236   // Call the post init code.
237   rgblight_enable_noeeprom(); // enables Rgb, without saving settings
238   rgblight_sethsv_noeeprom(180, 255, 255): // sets the color to teal/cyan without saving
239   rgblight_mode_noeeprom(RGBLIGHT_MODE_BREATHING + 3); // sets mode to Fast breathing without saving
240 }
241 ```
242
243 ### `keyboard_post_init_*` Function Documentation
244
245 * Keyboard/Revision: `void keyboard_post_init_kb(void)`
246 * Keymap: `void keyboard_post_init_user(void)`
247
248 # Matrix Scanning Code
249
250 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.
251
252 ### Example `matrix_scan_*` Implementation
253
254 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).
255
256 ### `matrix_scan_*` Function Documentation
257
258 * Keyboard/Revision: `void matrix_scan_kb(void)`
259 * Keymap: `void matrix_scan_user(void)`
260
261 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.
262
263 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.
264
265
266 # Keyboard Idling/Wake Code
267
268 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.
269
270 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.
271
272
273 ### Example suspend_power_down_user() and suspend_wakeup_init_user() Implementation
274
275
276 ```c
277 void suspend_power_down_user(void) {
278     rgb_matrix_set_suspend_state(true);
279 }
280
281 void suspend_wakeup_init_user(void) {
282     rgb_matrix_set_suspend_state(false);
283 }
284 ```
285
286 ### Keyboard suspend/wake  Function Documentation
287
288 * Keyboard/Revision: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
289 * Keymap: `void suspend_power_down_kb(void)` and `void suspend_wakeup_init_user(void)`
290
291 # Layer Change Code
292
293 This runs code every time that the layers get changed.  This can be useful for layer indication, or custom layer handling.
294
295 ### Example `layer_state_set_*` Implementation
296
297 This example shows how to set the [RGB Underglow](feature_rgblight.md) lights based on the layer, using the Planck as an example
298
299 ```c
300 uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state) {
301     switch (biton32(state)) {
302     case _RAISE:
303         rgblight_setrgb (0x00,  0x00, 0xFF);
304         break;
305     case _LOWER:
306         rgblight_setrgb (0xFF,  0x00, 0x00);
307         break;
308     case _PLOVER:
309         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0x00);
310         break;
311     case _ADJUST:
312         rgblight_setrgb (0x7A,  0x00, 0xFF);
313         break;
314     default: //  for any other layers, or the default layer
315         rgblight_setrgb (0x00,  0xFF, 0xFF);
316         break;
317     }
318   return state;
319 }
320 ```
321 ### `layer_state_set_*` Function Documentation
322
323 * Keyboard/Revision: `uint32_t layer_state_set_kb(uint32_t state)`
324 * Keymap: `uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state)`
325
326 The `state` is the bitmask of the active layers, as explained in the [Keymap Overview](keymap.md#keymap-layer-status)
327
328
329 # Persistent Configuration (EEPROM)
330
331 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. 
332
333 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.
334
335 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.
336
337 * If you don't understand the example, then you may want to avoid using this feature, as it is rather complicated. 
338
339 ### Example Implementation
340
341 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! 
342
343
344 In your keymap.c file, add this to the top:
345 ```
346 typedef union {
347   uint32_t raw;
348   struct {
349     bool     rgb_layer_change :1;
350   };
351 } user_config_t;
352
353 user_config_t user_config;
354 ```
355
356 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. 
357
358 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. 
359
360 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: 
361 ```
362 void keyboard_post_init_user(void) {
363   // Call the keymap level matrix init.
364
365   // Read the user config from EEPROM
366   user_config.raw = eeconfig_read_user();
367
368   // Set default layer, if enabled
369   if (user_config.rgb_layer_change) {
370     rgblight_enable_noeeprom();
371     rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); 
372     rgblight_mode_noeeprom(1);
373   }
374 }
375 ```
376 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. 
377
378 ```
379 uint32_t layer_state_set_user(uint32_t state) {
380     switch (biton32(state)) {
381     case _RAISE:
382         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_magenta(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
383         break;
384     case _LOWER:
385         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_red(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
386         break;
387     case _PLOVER:
388         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_green(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
389         break;
390     case _ADJUST:
391         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_white(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
392         break;
393     default: //  for any other layers, or the default layer
394         if (user_config.rgb_layer_change) { rgblight_sethsv_noeeprom_cyan(); rgblight_mode_noeeprom(1); }
395         break;
396     }
397   return state;
398 }
399 ```
400 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:
401 ```
402
403 bool process_record_user(uint16_t keycode, keyrecord_t *record) {
404   switch (keycode) {
405     case FOO:
406       if (record->event.pressed) {
407         // Do something when pressed
408       } else {
409         // Do something else when release
410       }
411       return false; // Skip all further processing of this key
412     case KC_ENTER:
413         // Play a tone when enter is pressed
414         if (record->event.pressed) {
415             PLAY_NOTE_ARRAY(tone_qwerty);
416         }
417         return true; // Let QMK send the enter press/release events
418     case EPRM:
419         if (record->event.pressed) {
420             eeconfig_init(); // resets the EEPROM to default
421         }
422         return false;
423     case RGB_LYR:  // This allows me to use underglow as layer indication, or as normal
424         if (record->event.pressed) { 
425             user_config.rgb_layer_change ^= 1; // Toggles the status
426             eeconfig_update_user(user_config.raw); // Writes the new status to EEPROM
427             if (user_config.rgb_layer_change) { // if layer state indication is enabled, 
428                 layer_state_set(layer_state);   // then immediately update the layer color
429             }
430         }
431         return false; break;
432     case RGB_MODE_FORWARD ... RGB_MODE_GRADIENT: // For any of the RGB codes (see quantum_keycodes.h, L400 for reference)
433         if (record->event.pressed) { //This disables layer indication, as it's assumed that if you're changing this ... you want that disabled
434             if (user_config.rgb_layer_change) {        // only if this is enabled 
435                 user_config.rgb_layer_change = false;  // disable it, and 
436                 eeconfig_update_user(user_config.raw); // write the setings to EEPROM
437             }
438         }
439         return true; break;
440     default:
441       return true; // Process all other keycodes normally
442   }
443 }
444 ```
445 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. 
446
447 ```
448 void eeconfig_init_user(void) {  // EEPROM is getting reset! 
449   user_config.raw = 0;
450   user_config.rgb_layer_change = true; // We want this enabled by default
451   eeconfig_update_user(user_config.raw); // Write default value to EEPROM now
452
453   // use the non noeeprom versions, to write these values to EEPROM too
454   rgblight_enable(); // Enable RGB by default
455   rgblight_sethsv_cyan();  // Set it to CYAN by default
456   rgblight_mode(1); // set to solid by default
457 }
458 ```
459
460 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. 
461
462 ### 'EECONFIG' Function Documentation
463
464 * Keyboard/Revision: `void eeconfig_init_kb(void)`, `uint32_t eeconfig_read_kb(void)` and `void eeconfig_update_kb(uint32_t val)`
465 * Keymap: `void eeconfig_init_user(void)`, `uint32_t eeconfig_read_user(void)` and `void eeconfig_update_user(uint32_t val)`
466
467 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.