Windows 数字化器类输入设备--笔设备分析（1）（原创）

1、前言：

参考microsoft公司的连接：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

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

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

2、笔实现指南

2.1Windows 笔设计

与用户交互的物理笔设备可能具备多种工业设计。可是，全部兼容集成的 Windows 10 笔设备具备压力敏感笔尖和擦除提示。

擦除提示能够做为笔上的物理按钮或末端擦除按钮实现（相似于传统的铅笔）。

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。

2.2设备总线链接

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

你还可使用想要的任何其余总线，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。

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当中，彻底是经过 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，将数位板切割成必定数量的正方形，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， 经过多点定位，数位板芯片就能够精确的肯定数位板笔尖的位置。

所以数位板光标移动过程当中笔不须要接触数位板就能够移动，感应高度通常为15毫米。有源无线的数位板原理和无源无线的有必定区别，有电池的笔自己能够释放出必定的磁场，而无电池的笔则经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，压感经过磁场信号反馈到数位板上。

参考技术连接：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

各类集成 Windows 笔电源模式的电源消耗要求由 OEM 或系统组装商制定。可是，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）

经过 I²C 链接的集成 Windows 笔设备能够实现对最多四种不一样电源状态的支持：

• 活动
• 空闲
• 睡眠或准备唤醒（二者皆可选）
• 关闭

下图显示了四种电源状态以及形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做模式，或最近 30 秒有活动的操做模式。当电源应用到笔设备，而后设备启动完成以后，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做模式。

在此模式下设备会选择下降其扫描率以下降电源消耗，同时仍遵照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做模式。

在此模式下，设备能够选择显著下降其扫描率以下降电源消耗，同时仍可以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，由于此类触点将致使意外系统唤醒。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 状态定义为设备彻底关闭其电源的操做模式。当设备接通电源，而后完成设备启动以后，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，设备不该消耗任何电源。

USB 设备

经过 USB 链接到主机的集成 Windows 笔设备能够实现对最多四种不一样电源状态的支持：

• 活动
• 空闲
• 睡眠或准备唤醒（二者皆可选）
• 关闭

下图显示了四种电源状态以及形成状态转换的设备活动。

活动状态

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

设备应遵照此模式的触点按下延迟和触点移动延迟要求。

空闲状态

空闲状态定义为如下状况下的设备操做模式：在主机定义的时间段内未发生接触或按钮活动，而设备所以暂停时。这称为“USB 选择性暂停”。

经过 USB 链接到其主机的全部集成 Windows 笔设备都应该支持选择性暂停。此类设备应经过 Microsoft 操做系统描述符报告此功能。

在此模式下，笔设备会选择下降其扫描率以减小电源消耗，同时仍遵照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，设备应当缓冲至少至关于 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 或链接待机的设备操做模式。此状态经过延迟模式功能报告向笔设备指示，值为“1”表示容许的最大延迟。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，设备能够选择显著下降其扫描率以减小电源消耗，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由于响应虚假触点而发出信号，由于这将致使意外系统唤醒。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彻底关闭其电源的设备操做模式。当设备接通电源，而后完成设备启动以后，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。

在关闭状态下，笔设备不该消耗任何电源。

2.4笔协议实现

有关 HID 协议的信息，请参阅如下资源：

• 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，若是你但愿笔设备经过备用总线进行链接，则可能须要第三方 HID 微型端口驱动程序，而且受到支持。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，而且还会向 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

 

3、笔验证指南