Windows 數字化器類輸入設備--筆設備分析（1）（原創）

1、前言：

參考microsoft公司的連接：https://developer.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware

將對Windows數字化器類輸入設備--筆設備進行分析

觸摸界面在各種設備上隨處可見，從移動電話、平板電腦、網亭到 30 英寸的水平/垂直顯示器。

經過對microsoft提供的適用於各類 Windows 觸摸技術的實現和驗證指南學習，進一步瞭解，便於研發。

2、筆實現指南

2.1Windows 筆設計

與用戶交互的物理筆設備可能具備多種工業設計。可是，全部兼容集成的 Windows 10 筆設備具備壓力敏感筆尖和擦除提示。

擦除提示能夠做爲筆上的物理按鈕或末端擦除按鈕實現（相似於傳統的鉛筆）。

下圖說明了這些潛在的實現；左側帶有末端擦除按鈕的筆和右側帶有擦除按鈕的筆。

2.2設備總線鏈接

集成的 Windows 筆設備可使用 Microsoft 提供的內置驅動程序來使用 HID over USB 或 HID over I²C 鏈接到其 Windows 主機。

你還可使用想要的任何其餘總線，只要你爲筆設備提供的所需第三方 HID 微型端口驅動程序兼容 Windows。

下圖顯示了適用於 Windows 筆設備的 Windows 10 驅動程序堆棧。

其中重點關注HID over USB 技術；

基本方案是：

數位板硬件上採用的是電磁式感應原理，在光標定位及移動過程當中，徹底是經過 電磁感應來完成的。

數位板的板子內，有一塊 電路板，俗稱天線板，上面有橫豎均衡排列的銅線條，將數位板切割成必定數量的正方形，板面上方產生均衡的縱橫交錯的 磁 場，筆尖在數位板上移動的時候，切割磁場，從而產生電信號， 經過多點定位，數位板芯片就能夠精確的肯定數位板筆尖的位置。

所以數位板光標移動過程當中筆不須要接觸數位板就能夠移動，感應高度通常爲15毫米。有源無線的數位板原理和無源無線的有必定區別，有電池的筆自己能夠釋放出必定的磁場，而無電池的筆則經過將數位板產生的磁場反射來完成。壓感產生於筆中的壓力電阻，壓感經過磁場信號反饋到數位板上。

參考技術連接：https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E4%BD%8D%E6%9D%BF/980649?fr=aladdin

2.3電源管理

電源消耗

各類集成 Windows 筆電源模式的電源消耗要求由 OEM 或系統組裝商制定。可是，Windows 提供的設備可幫助平衡電源效率和響應延遲。

I²C 設備（非重點關注）

經過 I²C 鏈接的集成 Windows 筆設備能夠實現對最多四種不一樣電源狀態的支持：

• 活動
• 空閒
• 睡眠或準備喚醒（二者皆可選）
• 關閉

下圖顯示了四種電源狀態以及形成狀態轉換的設備活動。

活動狀態

Active 狀態定義爲筆處於屏幕表面的範圍內的設備操做模式，或最近 30 秒有活動的操做模式。當電源應用到筆設備，而後設備啓動完成以後，該設備應準備就緒並處於 Active 電源狀態。

空閒狀態

Idle 狀態定義爲最近 30 秒內未發生任何活動的設備操做模式。

在此模式下設備會選擇下降其掃描率以下降電源消耗，同時仍遵照此模式的按下延遲要求。設備檢測到活動後，它應轉換回 Active 狀態。

睡眠（準備喚醒）狀態

Sleep 狀態定義爲主機向設備發送 HID I²C「SET_POWER SLEEP」命令後設備所進入的操做模式。

在此模式下，設備能夠選擇顯著下降其掃描率以下降電源消耗，同時仍可以斷言中斷以喚醒系統，從而響應合格活動。集成 Windows 筆設備應確保中斷不針對虛假觸點斷言，由於此類觸點將致使意外系統喚醒。此模式不存在按下延遲要求。

該設備在接收到來自主機的 HID I²C 「SET_POWER ON」命令後應轉換爲 Active 狀態。

關閉狀態

Off 狀態定義爲設備徹底關閉其電源的操做模式。當設備接通電源，而後完成設備啓動以後，該設備應準備就緒並處於活動電源狀態。設備啓動應在計算機屏幕初始化並啓用前完成。

在 Off 狀態下，設備不該消耗任何電源。

USB 設備

經過 USB 鏈接到主機的集成 Windows 筆設備能夠實現對最多四種不一樣電源狀態的支持：

• 活動
• 空閒
• 睡眠或準備喚醒（二者皆可選）
• 關閉

下圖顯示了四種電源狀態以及形成狀態轉換的設備活動。

活動狀態

活動狀態定義爲主機未暫停設備的設備操做模式。當電源應用到筆設備，而後設備啓動完成以後，該設備應準備就緒並處於活動電源狀態。

設備應遵照此模式的觸點按下延遲和觸點移動延遲要求。

空閒狀態

空閒狀態定義爲如下狀況下的設備操做模式：在主機定義的時間段內未發生接觸或按鈕活動，而設備所以暫停時。這稱爲「USB 選擇性暫停」。

經過 USB 鏈接到其主機的全部集成 Windows 筆設備都應該支持選擇性暫停。此類設備應經過 Microsoft 操做系統描述符報告此功能。

在此模式下，筆設備會選擇下降其掃描率以減小電源消耗，同時仍遵照此模式的按下延遲要求。

設備檢測到合格活動後，它應發出遠程喚醒信號。從檢測到活動開始，設備應當緩衝至少至關於 100 毫秒的接觸報告，以確保在 USB 主控制器恢復時丟失極小甚至不丟失輸入。

睡眠（準備喚醒）狀態

睡眠狀態定義爲主機已轉換爲 S3 或鏈接待機的設備操做模式。此狀態經過延遲模式功能報告向筆設備指示，值爲「1」表示容許的最大延遲。設備在檢測到活動時應退出此高延遲模式，並響應「主機恢復」。

在此模式下，設備能夠選擇顯著下降其掃描率以減小電源消耗，同時仍能發出遠程喚醒信號（響應合格活動）來喚醒系統。集成 Windows 筆應確保遠程喚醒不會由於響應虛假觸點而發出信號，由於這將致使意外系統喚醒。此模式不存在觸點按下延遲要求。

關閉狀態

關閉狀態定義爲該設備徹底關閉其電源的設備操做模式。當設備接通電源，而後完成設備啓動以後，該設備應準備就緒並處於活動電源狀態。設備啓動應在初始化並啓用計算機屏幕前完成。

在關閉狀態下，筆設備不該消耗任何電源。

2.4筆協議實現

有關 HID 協議的信息，請參閱如下資源：

• 人機接口設備 (HID) 版本 1.11 的設備類定義
• HID 用法表版本 1.12
• HID Over I2C 協議規範版本 1.0

根據 Windows 10 HLK 要求，若是你但願筆設備經過備用總線進行鏈接，則可能須要第三方 HID 微型端口驅動程序，而且受到支持。你只需在集成 Windows 筆設備固件中報告本主題描述的使用方法。

Windows 將使用固件及其 HID 驅動程序啓用設備的筆和墨跡功能，而且還會向 Windows 應用程序提供訪問該設備的權限。

示例報告描述符主題將提供示例描述符。

2.4.1所需的 HID 描述符

2.4.2所需的 HID 頂級集合

2.4.3Windows 筆狀態

2.4.4示例報告描述符

 

3、筆驗證指南