第5回：Arduino・ラズパイPICOでマクロキーボード・プログラマブルキーボード自作（Windows・Macアプリケーション・ファイル起動編）

前回までで一般的なキー操作はできるようになりましたが、今回はdelay()関数を使って、順次キー入力を送信して、アプリケーションを立ち上げるボタンを作成します。
今回は、WindowsやMacに最初からインストールされているアプリでテストします。

この記事の目次

Windowsアプリケーション起動バージョン（名称のあるアプリ）
Macアプリケーション起動バージョン（名称のあるアプリ）
1. Macアプリ起動用スケッチ
2. スケッチの説明
パスを指定でのファイル起動および.exe起動方法

Windowsアプリケーション起動バージョン（名称のあるアプリ）

必要なもの

Arduino Pro Micro・Raspberry Pi PiconなどArduinoIDEに対応しておりHID準拠の物
ブレッドボード（あると便利です）
ボタン（スイッチ）4個　CherryMX互換のメカニカルキースイッチなど
接続用のジャンパーワイヤ

リンク

配線図

ボタン1: デジタルピン 2
ボタン2: デジタルピン 3
ボタン3: デジタルピン 4
ボタン4: デジタルピン 5
各ボタンの片方の端子はGNDに接続し、もう片方の端子は対応するデジタルピンに接続します。

Windowsアプリケーション起動用スケッチ

以下のスケッチをArduino IDEにコピーして、Pro MicroやRaspberry Pi Picoなどにアップロードしてください。

#include <Keyboard.h>

// ボタンのピン番号
const int button1Pin = 2;
const int button2Pin = 3;
const int button3Pin = 4;
const int button4Pin = 5;

// ボタンの状態
int button1State = 0;
int button2State = 0;
int button3State = 0;
int button4State = 0;

void setup() {
  // ボタンピンを入力に設定
  pinMode(button1Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button2Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button3Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button4Pin, INPUT_PULLUP);

  // キーボードの初期化
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  // ボタンの状態を読み取る
  button1State = digitalRead(button1Pin);
  button2State = digitalRead(button2Pin);
  button3State = digitalRead(button3Pin);
  button4State = digitalRead(button4Pin);

  // ボタン1が押されたらメモ帳を起動
  if (button1State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);  // Windowsキーを押す
    Keyboard.press('r');           // Rキーを押す
    delay(100);
    Keyboard.releaseAll();         // WindowsキーとRキーを離す

    delay(500);

    Keyboard.print("notepad");
    delay(100);
    Keyboard.write(KEY_RETURN);    // Enterキーを押す
  }

  // ボタン2が押されたらコマンドプロンプトを起動
  if (button2State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);  // Windowsキーを押す
    Keyboard.press('r');           // Rキーを押す
    delay(100);
    Keyboard.releaseAll();         // WindowsキーとRキーを離す

    delay(500);

    Keyboard.print("cmd");
    delay(100);
    Keyboard.write(KEY_RETURN);    // Enterキーを押す
  }

  // ボタン3が押されたらエクスプローラーを起動
  if (button3State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);  // Windowsキーを押す
    Keyboard.press('r');           // Rキーを押す
    delay(100);
    Keyboard.releaseAll();         // WindowsキーとRキーを離す

    delay(500);

    Keyboard.print("explorer");
    delay(100);
    Keyboard.write(KEY_RETURN);    // Enterキーを押す
  }

  // ボタン4が押されたら電卓を起動
  if (button4State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);  // Windowsキーを押す
    Keyboard.press('r');           // Rキーを押す
    delay(100);
    Keyboard.releaseAll();         // WindowsキーとRキーを離す

    delay(500);

    Keyboard.print("calc");
    delay(100);
    Keyboard.write(KEY_RETURN);    // Enterキーを押す
  }

  delay(200); // ボタン押下のデバウンス用
}

スケッチの説明

1.ボタンの設定:

ボタンを接続するピンを定義し、pinMode関数を使って各ピンを入力モードに設定します。内部プルアップ抵抗を使うため、INPUT_PULLUPモードを使用しています。

2.ボタンの状態の読み取り:

digitalRead関数を使って各ボタンの状態を読み取り、ボタンが押されている場合（LOW）に対応する処理を行います。

3.アプリケーションの起動:

各ボタンが押されたとき、WindowsキーとRキーの組み合わせ（Win+R）を送信し、runダイアログを開きます。
アプリケーション名（notepad, cmd, explorer, calc）を入力し、Enterキーを押してアプリケーションを起動します。

実際には一発起動ではなく、キー操作を順次行って、キーボード操作でアプリを立ち上げています。

アプリの名称のみで起動可能なアプリは以下のようなものがあります。

mspaint – ペイント（Microsoft Paint）を起動します。
notepad – メモ帳を起動します。
cmd – コマンドプロンプトを起動します。
explorer – エクスプローラーを起動します。
wordpad – ワードパッド（WordPad）を起動します。
winword – Microsoft Word を起動します。
excel – Microsoft Excel を起動します。
powerpnt – Microsoft PowerPoint を起動します。
msaccess – Microsoft Access を起動します。
calc – 電卓（Calculator）を起動します。
firefox – Mozilla Firefox を起動します（インストールしている場合）。
chrome – Google Chrome を起動します（インストールしている場合）。

リンク

Macアプリケーション起動バージョン（名称のあるアプリ）

Macでも同様の操作は可能なので、Mac用のスケッチも載せておきますが、基本的にはキー操作が少し変わるだけで動作に関してはほぼ内容は同じです。

Macアプリ起動用スケッチ

#include <Keyboard.h>

// ボタンのピン番号
const int button1Pin = 2;
const int button2Pin = 3;
const int button3Pin = 4;
const int button4Pin = 5;

// ボタンの状態
int button1State = 0;
int button2State = 0;
int button3State = 0;
int button4State = 0;

void setup() {
  // ボタンピンを入力に設定
  pinMode(button1Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button2Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button3Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button4Pin, INPUT_PULLUP);

  // キーボードの初期化
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  // ボタンの状態を読み取る
  button1State = digitalRead(button1Pin);
  button2State = digitalRead(button2Pin);
  button3State = digitalRead(button3Pin);
  button4State = digitalRead(button4Pin);

  // ボタン1が押されたら メモを起動
  if (button1State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
    Keyboard.press(' ');
    delay(200);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500);
    Keyboard.print("Notes");
    delay(200);
    Keyboard.press(KEY_RETURN);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500); // デバウンス対策
  }

  // ボタン2が押されたら Safariを起動
  if (button2State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
    Keyboard.press(' ');
    delay(200);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500);
    Keyboard.print("Safari");
    delay(200);
    Keyboard.press(KEY_RETURN);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500); // デバウンス対策
  }

  // ボタン3が押されたら ファインダーを起動
  if (button3State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
    Keyboard.press(' ');
    delay(200);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500);
    Keyboard.print("Finder");
    delay(200);
    Keyboard.press(KEY_RETURN);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500); // デバウンス対策
  }

  // ボタン4が押されたら 電卓を起動
  if (button4State == LOW) {
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
    Keyboard.press(' ');
    delay(200);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500);
    Keyboard.print("Calculator");
    delay(200);
    Keyboard.press(KEY_RETURN);
    Keyboard.releaseAll();
    delay(500); // デバウンス対策
  }
}

スケッチの説明

1.ボタン1の処理（メモを起動）

   if (button1State == LOW) {
     Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
     Keyboard.press(' ');
     delay(200);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
     Keyboard.print("Notes");
     delay(200);
     Keyboard.press(KEY_RETURN);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
   }

ボタン1が押されたら（LOW）、Cmd+Spaceを押してSpotlightを開き、「Notes」と入力してEnterキーを押し、メモを起動します。

2.ボタン2の処理（Safariを起動）

   if (button2State == LOW) {
     Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
     Keyboard.press(' ');
     delay(200);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
     Keyboard.print("Safari");
     delay(200);
     Keyboard.press(KEY_RETURN);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
   }

ボタン2が押されたら（LOW）、Cmd+Spaceを押してSpotlightを開き、「Safari」と入力してEnterキーを押し、Safariを起動します。

3.ボタン3の処理（ファインダーを起動）

   if (button3State == LOW) {
     Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
     Keyboard.press(' ');
     delay(200);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
     Keyboard.print("Finder");
     delay(200);
     Keyboard.press(KEY_RETURN);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
   }

ボタン3が押されたら（LOW）、Cmd+Spaceを押してSpotlightを開き、「Finder」と入力してEnterキーを押し、ファインダーを起動します。

4.ボタン4の処理（電卓を起動）

   if (button4State == LOW) {
     Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
     Keyboard.press(' ');
     delay(200);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
     Keyboard.print("Calculator");
     delay(200);
     Keyboard.press(KEY_RETURN);
     Keyboard.releaseAll();
     delay(500);
   }

ボタン4が押されたら（LOW）、Cmd+Spaceを押してSpotlightを開き、「Calculator」と入力してEnterキーを押し、電卓を起動します。

Windowsとの違いはファイル名を指定して実行の代わりにスポットライトを呼びだすところです。それ以外の流れはWindowsと変わりません。
KEY_LEFT_GUIはWindowsキーとして定義されていますが、MacではCommandキーにマッピングされます。これを使ってCommand+スペースでスポットライトを開いています。
その他の装飾キーは
KEY_LEFT_ALT ：Option (⌥) キー
KEY_LEFT_CTRL ：Control (⌃) キー
KEY_LEFT_SHIFT ：Shift (⇧) キー
となっています。

パスを指定でのファイル起動および.exe起動方法

今回は通常のファイルや.exeファイルの立ち上げ方です。
流れとしては先ほどと同じですが、「ファイル名を指定して実行」ダイアログ内にファイルのパスを入力してエンターキーを押してファイル立ち上げます。

パスでのファイル・exe起動スケッチ

  // Winキー + R を押す
  Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
  Keyboard.press('r');
  delay(100);
  Keyboard.releaseAll();

  // ファイルのパスを入力サンプルはCドライブ直下のsample.txt
  Keyboard.print("C:\sample.txt");
  delay(100);

  // エンターキーを押す
  Keyboard.press(KEY_RETURN);
  delay(100);
  Keyboard.releaseAll();

スケッチの説明

Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);とKeyboard.press('r');で、WindowsキーとRキーを同時に押して、「ファイル名を指定して実行」ダイアログを開きます。
Keyboard.releaseAll();で、すべてのキーをリリースします。
Keyboard.print("C:\sample.txt");で、ファイルのパスを入力します。
Keyboard.press(KEY_RETURN);で、エンターキーを押します。
Keyboard.releaseAll();で、すべてのキーをリリースします。

キーボードで、同様の操作を行って動作するのであれば.exeファイルも起動することが出来ます。

ダブルクリックで開けるファイルはほぼ対応可能ですが、パスが変わると立ち上がらないのでフォルダーの移動などがあるファイルには向きません。
Windowsでファイルのパスを知りたいときはファイルを選んでCtrl+Shift+Cでパスがコピーできます

パスでのファイル起動（Mac）

ほぼWindowsと同じですがMacでファイルパスを指定する場合のサンプルスケッチです。

#include <Keyboard.h>

const int buttonPin = 2;  // ボタンが接続されているピン番号
int buttonState = 0;      // ボタンの状態を保存する変数

void setup() {
  // ボタンピンを入力モードに設定
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);

  // キーボードライブラリの初期化
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  // ボタンの状態を読み取る
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // ボタンが押されたときの処理
  if (buttonState == LOW) {
    // Command (⌘) + スペースを押してスポットライトを開く
    Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);  // Command (⌘) キーを押す
    delay(50);
    Keyboard.press(' ');  // スペースキーを押す
    delay(50);
    Keyboard.release(' ');  // スペースキーを離す
    Keyboard.release(KEY_LEFT_GUI);  // Command (⌘) キーを離す
    delay(500);  // スポットライトが開くのを待つ

    // ファイルパスを入力する（ここでは例として「/Applications/Calculator.app」）
    Keyboard.print("/Applications/Calculator.app");
    delay(100);

    // Enterキーを押す
    Keyboard.press(KEY_RETURN);
    delay(50);
    Keyboard.release(KEY_RETURN);

    // ボタンが押されるのを待つ
    while (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
      delay(10);
    }
  }
}

説明

スポットライトを開いてパスを入れる形です
ファイルを開きたい場合は

// ファイルパスを入力する（ここでは例として「/Users/username/Documents/example.txt」）
    Keyboard.print("/Users/username/Documents/example.txt");
    delay(100);

ユーザー名などの部分に気を付けてパスを入れてください。

リンク

まとめ

一連のキー操作を送信することで、キーボードの操作を自動実行してアプリやファイルをキーを押すだけで立ち上げることが出来るようになりました。
定型の作業などは、ファイルを開いた後の操作も追加可能です。

今回はMacに関しても記載していますが、WindowsのArduinoIDEでスケッチを作成してアップロードしたArduinoやPicoをMacで利用することは可能です（もちろんその逆も）。
機種独自の装飾キーなどは注意が必要ですがArduino自体はクロスプラットホームで動作します。

ここまでのスケッチなどを組み合わせてカスタマイズすれば、自作でのマクロキーボードならではの特殊な操作が可能になってきます。