Windows 数字化器类输入设备--笔设备分析(1)(原创)

2021-06-08 08:03

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一、前言:

参考microsoft公司的链接:https://developer.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware

将对Windows数字化器类输入设备--笔设备进行分析

触摸界面在各类设备上随处可见,从移动电话、平板电脑、网亭到 30 英寸的水平/垂直显示器。

通过对microsoft提供的适用于各种 Windows 触摸技术的实现和验证指南学习,进一步了解,便于研发。

二、笔实现指南

2.1Windows 笔设计

与用户交互的物理笔设备可能具有多种工业设计。但是,所有兼容集成的 Windows 10 笔设备具有压力敏感笔尖和擦除提示

擦除提示可以作为笔上的物理按钮或末端擦除按钮实现(类似于传统的铅笔)。

下图说明了这些潜在的实现;左侧带有末端擦除按钮的笔和右侧带有擦除按钮的笔。

技术图片

2.2设备总线连接

集成的 Windows 笔设备可以使用 Microsoft 提供的内置驱动程序来使用 HID over USB 或 HID over I²C 连接到其 Windows 主机。

你还可以使用想要的任何其他总线,只要你为笔设备提供的所需第三方 HID 微型端口驱动程序兼容 Windows。

下图显示了适用于 Windows 笔设备的 Windows 10 驱动程序堆栈。

技术图片

其中重点关注HID over USB 技术;

基本方案是:

数位板硬件上采用的是电磁式感应原理,在光标定位及移动过程中,完全是通过电磁感应来完成的。
数位板的板子内,有一块电路板,俗称天线板,上面有横竖均衡排列的铜线条,将数位板切割成一定数量的正方形,板面上方产生均衡的纵横交错的磁场,笔尖在数位板上移动的时候,切割磁场,从而产生电信号,通过多点定位,数位板芯片就可以精确的确定数位板笔尖的位置。
因此数位板光标移动过程中笔不需要接触数位板就可以移动,感应高度一般为15毫米。有源无线的数位板原理和无源无线的有一定区别,有电池的笔本身可以释放出一定的磁场,而无电池的笔则通过将数位板产生的磁场反射来完成。压感产生于笔中的压力电阻,压感通过磁场信号反馈到数位板上。

参考技术链接:https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E4%BD%8D%E6%9D%BF/980649?fr=aladdin

2.3电源管理

电源消耗

各种集成 Windows 笔电源模式的电源消耗要求由 OEM 或系统组装商制定。但是,Windows 提供的设备可帮助平衡电源效率和响应延迟。

I²C 设备(非重点关注)

通过 I²C 连接的集成 Windows 笔设备可以实现对最多四种不同电源状态的支持:

  • 活动
  • 空闲
  • 睡眠或准备唤醒(两者皆可选)
  • 关闭

下图显示了四种电源状态以及造成状态转换的设备活动。

活动状态

Active 状态定义为笔处于屏幕表面的范围内的设备操作模式,或最近 30 秒有活动的操作模式。当电源应用到笔设备,然后设备启动完成之后,该设备应准备就绪并处于 Active 电源状态。

空闲状态

Idle 状态定义为最近 30 秒内未发生任何活动的设备操作模式。

在此模式下设备会选择降低其扫描率以降低电源消耗,同时仍遵守此模式的按下延迟要求。设备检测到活动后,它应转换回 Active 状态。

睡眠(准备唤醒)状态

Sleep 状态定义为主机向设备发送 HID I²C“SET_POWER SLEEP”命令后设备所进入的操作模式。

在此模式下,设备可以选择显著降低其扫描率以降低电源消耗,同时仍能够断言中断以唤醒系统,从而响应合格活动。集成 Windows 笔设备应确保中断不针对虚假触点断言,因为此类触点将导致意外系统唤醒。此模式不存在按下延迟要求。

该设备在接收到来自主机的 HID I²C “SET_POWER ON”命令后应转换为 Active 状态。

关闭状态

Off 状态定义为设备完全关闭其电源的操作模式。当设备接通电源,然后完成设备启动之后,该设备应准备就绪并处于活动电源状态。设备启动应在计算机屏幕初始化并启用前完成。

在 Off 状态下,设备不应消耗任何电源。

USB 设备

通过 USB 连接到主机的集成 Windows 笔设备可以实现对最多四种不同电源状态的支持:

  • 活动
  • 空闲
  • 睡眠或准备唤醒(两者皆可选)
  • 关闭

下图显示了四种电源状态以及造成状态转换的设备活动。

技术图片

活动状态

活动状态定义为主机未暂停设备的设备操作模式。当电源应用到笔设备,然后设备启动完成之后,该设备应准备就绪并处于活动电源状态。

设备应遵守此模式的触点按下延迟和触点移动延迟要求。

空闲状态

空闲状态定义为以下情况下的设备操作模式:在主机定义的时间段内未发生接触或按钮活动,而设备因此暂停时。这称为“USB 选择性暂停”。

通过 USB 连接到其主机的所有集成 Windows 笔设备都应该支持选择性暂停。此类设备应通过 Microsoft 操作系统描述符报告此功能。

在此模式下,笔设备会选择降低其扫描率以减少电源消耗,同时仍遵守此模式的按下延迟要求。

设备检测到合格活动后,它应发出远程唤醒信号。从检测到活动开始,设备应当缓冲至少相当于 100 毫秒的接触报告,以确保在 USB 主控制器恢复时丢失极小甚至不丢失输入。

睡眠(准备唤醒)状态

睡眠状态定义为主机已转换为 S3 或连接待机的设备操作模式。此状态通过延迟模式功能报告向笔设备指示,值为“1”表示允许的最大延迟。设备在检测到活动时应退出此高延迟模式,并响应“主机恢复”。

在此模式下,设备可以选择显著降低其扫描率以减少电源消耗,同时仍能发出远程唤醒信号(响应合格活动)来唤醒系统。集成 Windows 笔应确保远程唤醒不会因为响应虚假触点而发出信号,因为这将导致意外系统唤醒。此模式不存在触点按下延迟要求。

关闭状态

关闭状态定义为该设备完全关闭其电源的设备操作模式。当设备接通电源,然后完成设备启动之后,该设备应准备就绪并处于活动电源状态。设备启动应在初始化并启用计算机屏幕前完成。

关闭状态下,笔设备不应消耗任何电源。

2.4笔协议实现

有关 HID 协议的信息,请参阅以下资源:

  • 人机接口设备 (HID) 版本 1.11 的设备类定义
  • HID 用法表版本 1.12
  • HID Over I2C 协议规范版本 1.0

根据 Windows 10 HLK 要求,如果你希望笔设备通过备用总线进行连接,则可能需要第三方 HID 微型端口驱动程序,并且受到支持。你只需在集成 Windows 笔设备固件中报告本主题描述的使用方法。

Windows 将使用固件及其 HID 驱动程序启用设备的笔和墨迹功能,并且还会向 Windows 应用程序提供访问该设备的权限。

示例报告描述符主题将提供示例描述符。

2.4.1所需的 HID 描述符

2.4.2所需的 HID 顶级集合

2.4.3Windows 笔状态

2.4.4示例报告描述符

 

三、笔验证指南

 

Windows 数字化器类输入设备--笔设备分析(1)(原创)

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原文地址:https://www.cnblogs.com/linxw-blog/p/10584657.html


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