小紅點模組 (Trackpoint module，指點桿) 資料整理

Trackpoint，一般叫它 "小紅點"，中國大陸翻成 "指點桿"。因為自己在機械鍵盤加裝小紅點模組 (trackpoint module)，在拆拆裝裝中，收集了不少 trackpoint module，漸漸熟悉各型式的小紅點模組，對改裝者來說，最重要的是如何確認它們的接腳。

這個模組還蠻耐操，有一次接錯腳，整個 IC 高熱會燙人，但電路重接後，還能正常運作，真是讚啊，到目前還沒碰過電路不正常的。不過焊接技術要好點，拆拆裝裝，銅鉑電路還是會脫落的。有一次要拔小紅帽的帽座時，力量模組的桿子掉下來，所以買小紅點模組的時候都要多買幾個備用，以防萬一弄壞了。

Trackpoint 是 IBM 申請的專利 Trackpoint device，1997 年核准，2017 年過期，看看未來會不會更多配備 Trackpoint 的鍵盤出現。

參考網頁 -- Trackpoint，這個人玩的更是徹底，試了各種 Trackpoint module。 It's confirmed that Lenovo trackpoints work both at 5V and 3.3V (see ZMK article).

TPM754 微控制器

典型的小紅點模組如下，可以區分成力量感測器和電路，兩者之間有 4個接點。

小紅點模紅的核心是一顆 TPM754 微控制器和指點桿的力量感測器 (Force sensor)。

TPM754 是 IBM 設計的 Microcontroller with TrackPoint microcode，基本上是一顆 80C51 微控制器，上面有 Trackpoint 演算法的程式，生產此晶片的公司需支付專利授權金給 IBM。想來 TPM 是 Trackpoint Module 的縮寫。基本的電路圖，擷取自 TPM754 的 datasheet。TPM754 是 28 pin DIP 封裝的 IC。

Notes:

3. Jumper JMP1 is only installed when middle button is not present, otherwise it is not populated.

7. TPM754 Reset pin (Pin 5) can be driven by system power on reset signal (active High). Omit C4, R 8 in this case.

8. If Pin 3 is grounded, positive voltage swing on the stick's Y terminal will move the cursor downward (–Y), otherwise upward.

9. If Pin 28 is grounded, positive voltage swing on the stick's terminal will be interpreted as downward (–Z) force, otherwise upward.

10. A Z axis series resistor and a fifth stick terminal may be present.

pin17，XYDB 為 XYDACBIAS，即 Provides source voltage for bias of external circuitry。

pin18，VREG: Provides regulated analog supply output.

TPM754 IC 是 28pin 的IC，聯想生產的 ThinkPad 的鍵盤，有的使用 PTPM754DR IC，是 32 pin 的 IC，可以把多出來的 4個 pin 拿掉不看，只看剩下的 28 pin。有時候可以看到電路板留的是 32pin 的孔位，但裝的是 28pin 的 IC。

TPM754 is a 28-pin DIP IC originally. If the controller used in the trackpoint module is a 32-pin IC, the four pins in right side can be discard. The pinouts of the trackpoint module can be identify by using a multimeter to test for connectivity, according to  the PTPM754 datasheet.

假如是 28pin 的 PTPM754 IC，對應接腳整理如下。

1. Reset: pin 5
2. Clock: pin 24
3. Data: pin 2
4. Button-M: pin 27 
5. Button-R: pin 26
6. Button-L: pin 25
7. VCC: pin 22
8. GND: pin 8
9. Mouse-Clock: pin 4 
10. Mouse-Data: pin 1 

依據此 IC 的接腳就能很容易的找出模組對外連線的接腳的功能。Mouse-Clock 和 Mouse-Data 是用來串接另一個 mouse，如 touchpad。

早期的 strain gauage 是包在一個封裝裡，後來改成一個電路板，用金屬板固定。

控制板上有兩顆 IC，另一顆是 OP AMP，電路圖中標註 LMC6036，有的產品上使用的是 LMC6034，一樣都是包含 4個 OP AMP 的 14pin IC。差別在於，實際的產品中，force sensor 和 OP AMP 輸入端有串一個電阻，而且為便於電路板的佈線，會使用好拉線的 OP AMP。

取得  trackpoint module

假如有壞掉的或報廢的 Thinkpad，把鍵盤拆下來就有了。

或者，像我一直都在使用外接 USB 的 Thinkpad鍵盤 SK-8855，壞掉時，我會買個新的 X220 鍵盤換上，SK-8855又可以繼續使用了。那拆下來的鍵盤，就可以拆解，把 Trackpoint module 拿來玩。

第三種方法，就是上網拍找 Thinkpad 鍵盤。找得到有人賣報廢的，也許2,3百就能買到。新的大約一千多，挑便宜的就好了。同時，最好買 X220 及之前型號的鍵盤，之後改成巧克力鍵，模組也改了。巧克力鍵，我沒碰過，這裡的資料也派不上用場。

最後，在淘寶有人單獨賣 Thinkpad 指點桿的模組，一顆只要人民幣 15元，不過淘寶的搜尋找不到，Google 卻找到了，在露天也有人代賣，但一個要200元右右，利潤還蠻好的。對我來說，我還需要滑鼠按鍵，因此最好還是買整個 Thinkpad 鍵盤來拆，目前找到最便宜的新品是 X60 的鍵盤，露天只要台幣 300元，淘寶則更便宜，人民幣 30元，約台幣 150元。

確認接腳及使用

小紅點模組的功能，基本上就是一個 PS2界面的滑鼠，對外的接腳為 8 PIN。假如是接滑鼠板的話，則有 10 個焊接 PIN，多了 ext-clk 及 ext-dat。在 IBM 與聯想過渡期間，使用的 IC 為 TPM754。聯想後來雖然把鍵盤改了，但小紅點控制電路似乎還是不變。

在確定幾乎所有的小紅點模組都是使用 TPM754 後，要確認模組的接腳就變得很容易了。只要有台指針式三用表就可找出對應 IC 的接腳。只要 VCC 和 GND 沒有接錯，大致上是安全的。

使用上，可以直接用 PS2 to USB converter 比較方便，而且價格也很便宜。另外，若要使用單晶片系統整合鍵盤與小紅點，例如使用 Teensy 2.0 +TMK firmware，可參考從網路上找到的，如下面的示意圖。其中 EX. CLK/ EX,DATA 為接到外接滑鼠的信號，如 Touchpad，有些模組沒有這兩支腳，或只有8支接腳。

經實際使用，DATA 和 CLK 的 pull high 電阻可以不用接，但 reset 的電容電阻一定要接，才能正常工作。

各種型式的小紅點模組 Trackpoint module

在這裡整理了我收集或碰過的各型小紅點模組，因為接腳都不一樣，請依照上述方式判斷。不要信任網路上提供的接腳標示，因為我碰過兩個外觀一模一樣的模組，就有兩支腳是互換的。

首先這個應是較早的型式，力量感測器包在黑黑的塑膠中，背面看有 3個黑點。

 

force sensor 與控制板用 FPC 連接接，這一型的小紅點模組的力量感測器和控制板很難拆開。因為力量感測器的輸出是薄膜印刷電路，解焊後不小心就毀了。只好確認接腳，把控制器留著接別的力量感測器。這一型力量感測器的阻抗約 300Ω，所以控制器也只能接類似阻抗的力量感測器。後來曾用來接過 IBM Space Saver RT 3200 的力量感測器，可以使用，但接較新的阻抗較高的力量感測器就無法正常運作了。這一型的力量感測器對外有6個接腳，因為內部無法跳線，所以要靠PCB上來做跳線。後期的力量感測器有自己的 PCB 可以跳線，對外就只有4個接腳。

X220

力量感測器是一塊 PCB，用金屬板固定。金屬板被我拆下來了。

force sensor 與控制板的連線，這一型的小紅點模組可以把力量感測器和控制板拆開。但測試時，用太硬的線，把 PCB 的焊點給拉起來了，只好確認接腳，看能不能用上面那一型的控制板。上面那個模組是用鋸的把力量感測器拆下，然後無法焊接，就毀了。

R61 及 X200/X201 (新)

這個的力量感測器和上面的一樣，用金屬板固定後，背面圖。

其中，BTN3 (L)，BTN2 (R)，BTN1 (M)

ThinkPad E531

這個模組是在網拍上購得，由鍵盤拆下的中古品，一個台幣 200元。為了筆電輕簿化，指點桿和電路是分開的，但整體上和舊的模組還是一樣。

用三用表量 IC 的對應接腳，模組的接腳，從上到下。(尚未經電路實際測試)

1. Data

2. Reset

3. BTN-M

4. BTN-R

5. BTN-L

6. Clock

7. GND

8. VCC

未知的指點桿傳感器

(2021 年 6 月) 淘寶隨便亂逛找到的，一個 RMB 15元，一口氣就買 5個回來測試。和上面的中古品相比，實在太划算了。起初覺得這個模組真是太完美了，力量感測器和電路之間的線這麼長，零件又輕薄，應該整個塞進鍵盤內，不用破壞鍵盤外殼。但實際改裝製作後發現，有兩個缺點，一是沒有固定小紅帽的座，要自己想辦法製作，用水晶土塑膠做了幾個，效果都不太好，會搖晃。甚至想要用 3D 印表機來做，想想真有點成本太高了點，以後再找機會學習 3D 印表機的使用吧。另外的缺點是固定孔實在太小了，必須使用 1mm 的螺絲，一般能找到最小的螺絲是 2mm。

收到產品，迫不及待，當然要測測看啦。主控 IC 是 32 pin 的包裝，右邊 4 pin 不看，很容易就找出對應的排線接腳。找不到 PS2 的接頭和線，就殺一個無晶片的 USB/PS2 轉換器來用。

USB -- PS2 的信號對應  ==> D- -- Data，D+ -- Clock。

上面的測試電路接好後沒有反應，懷疑是買到壞掉的東西了。後來想說是 reset 接腳未接，可能是這個問題，用鑷子在 RST 和 VCC 碰一下，再在 RST 和 GND 碰一下，reset 之後，推動指點桿就有反應了。

FPC 排線的間距只有 1mm，自己勉強可以焊接，但一不小心線就會把銅箔給帶起來，整個模組就毀了，用轉接板會比較好，只是轉接板就比主控電路還要大。最大的問題是固定螺絲是 M1 螺絲，很難買到，也不好施工。

後來找到下面這種模組，它的力量感測器看起來可以拆開，像上面的模組一樣用長長的FPC連接。

後來試的結果成功了，FPC的長度超過15CM還可以正常運作。並且和以前的模組不同，上下顛倒，更方便改裝。另外，它的固定螺絲是 M2螺絲，用以前拆下來的 Trackpoint 模組的固定螺絲就可以了。

不過這個模組的桿子蠻容易掉的，帽座多拆幾次，桿子就掉了。還好，不得已用AB膠把桿子連帽座一起整個黏回去，功能還正常，也還算牢固。

總結經驗是電路和力量感測器之間要用排線連接，4條線的變化要一致，才不會影響模組的運作，若用分開的4條線，滑鼠會飄移。

力量感測器 (Force Sensor)

後來買的模組，力量感測器的桿子很容易掉。重新黏又黏歪了，為了拆黏歪的桿子，用熱風機吹，結果連感測器的板子也鬆脫了。鬆脫之後，某部分電路斷掉，功能不正常，乾脆把它拆開，看看內部的結構，以後使用的時候比較清楚。

力量感測器的 4個pin，其中一個接到 GND，一個接到 TPM754 的 PIN 17 (XYDB，或標為 +V)，剩餘的2支腳分別為 X 和 Y。將 GND 與 XYDB 互換，小紅點的移動方向應該就會反過來。直覺上 X 和 Y互換，應該兩個軸會互換，但實際測試，互換後移動的軌跡有點怪怪的。

在將小紅點固定在機械鍵盤時，只有 Filco 的鍵盤，沒有 LED，軸體是正裝的。其他有燈的鍵盤，都會把軸體反裝。配合軸體的方向，改變小紅點的移動方向，安裝上會比較方便。

整理後的接線示意圖如下。

對照的電路圖如下。