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Windows集成笔设备

颜才 昨天 11:54
Windows集成笔设备一般是指屏(数字化仪/笔数字化转换器)和笔(笔传感器)构成的整体。屏、笔、主机之间的连接包含了屏与笔的连接、屏与主机的连接、笔与主机的连接,集成笔的主要功能由屏与笔的连接和屏与主机的连接来实现,笔与主机的连接可以实现一些可选的扩展功能。
屏与主机的连接

屏通过USB或I2C或SPI(或其他能够提供兼容的HID驱动的总线),使用HID连接到主机上。
  1. 在微软的一些文档中,会把数字化仪(屏)和笔传感器(笔)组合在一起叫做集成笔设备。在物理层上,和主机连接的是屏(标准笔设备,不包含笔和主机的蓝牙连接)
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  • Pen Reports用于实现书写和向主机传递笔的唯一标识符
  • Mouse Reports用于在Win10以前的系统上显示鼠标光标
  • Device Certification Status
  • Latency Mode用于主机通知集成笔设备何时进入高延迟(低功耗)模式
    笔与主机的连接
    笔通过蓝牙使用HID连接到主机上,主要实现触觉反馈、提笔检测、快捷按键功能。
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  • Stylus Identifier用来传递笔的唯一标识符。触摸屏也会给主机传递笔的唯一标识符,因此主机系统可以将笔与触摸屏的输入报告关联起来
  • Haptic Parameters/Waveform/Configuration用于实现触觉反馈(即某些操作会使笔身振动)
  • Keyboard Reports用于实现提笔检测和快捷按钮

    • 放入/取出笔槽时报告WIN+CTRL+F19/WIN+CTRL+F20的键盘组合按键
    • 单击/双击/长按快捷按钮时报告WIN+F20/WIN+F19/WIN+F18的键盘组合按键

笔与主机的蓝牙无缝配对

Surface pro8和pro11的笔看标签应该是同一个型号的,两支笔在两个平板上都能自动连接(放入充电槽或者靠近屏都可以),已经有笔连接的情况下,另一支笔也可以自动连接。
hp的笔也是mpp协议的,在surface上可以书写,但不能自动连接。
把surface的笔放在旁边,然后用hp的笔在surface上书写,不能自动连接上surface的笔,这说明笔需要发送某些信息才能够触发自动连接。(笔靠近屏时可以通过mpp协议发送信息给屏,通过屏传递给系统,放入充电槽时怎么发送给系统?通过NFC传递给充电槽,由充电槽传递给系统?)
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实现笔与系统的蓝牙无缝配对需要相关的设备实现Microsoft Bluetooth Out-of-Band集合(这是Vendor-defined类型的集合,usage_page为0xFFF4,usage_id为0x01)。该集合应由屏或充电槽实现。
Device Capability Report用于主机向设备报告自己是否支持无缝配对,并获取设备是否支持无缝配对
Device Bluetooth Report用于向主机报告笔的蓝牙参数
Host Bluetooth Report用于主机向设备提供自己的蓝牙参数
Pairing Key Report用于主机向指定的笔发送蓝牙配对密钥
无缝配对的一般流程:
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笔与屏的连接

笔与屏之间没有一一对应的连接关系,只要符合约定的电气传输的协议就能够进行通信。笔输出的是经过编码的高压打码信号,触摸屏按照约定的协议对主动笔的信号进行采样和解码,得到笔尖位置、压力等信息。用于约定笔和触摸屏之间电气信号的交互流程、时序、频点等信息的就是主动笔协议(也就是说,协议没有定义触摸屏/主动笔如何跟系统交互),目前使用比较广泛的是微软主导的MPP协议和谷歌主导的USI协议。
  1. 笔到触摸屏的通信使用笔尖的编码脉冲,触摸屏到笔的通信使用整屏的编码脉冲
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主动式电容笔和被动式电容笔的最大区别在于,主动式电容笔的内部电路会通过电极向触摸屏发送电信号,从而实现更高性能的书写。主动式电容笔并不会以无线传输的方式与触摸屏或系统进行通信。和被动式电容笔的基本原理一样,触摸屏需要通过检测它和笔尖之间的电信号来识别触摸。区别在于,使用被动式电容笔时,电信号是触摸屏-笔尖-人-地通路产生的,需要较粗的笔尖来产生电信号,而使用主动式电容笔时,电信号是笔的内部电路产生后通过笔尖电极传输到触摸屏的,笔尖可以做到很细。
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MPP历史版本


  • mpp1.51:支持单个传输电极并提供 1024 级压力灵敏度
  • mpp2.0:支持两个传输电极以实现倾斜功能,并将压力灵敏度提高到 2048 级
  • mpp2.5:支持触摸和显示驱动程序集成(TDDI)
  • mpp2.6:添加了蓝牙和触觉反馈功能(通过带上行的笔协议实现触觉反馈跟mpp有关,通过蓝牙实现触觉反馈跟mpp无关)
参考链接

MPP_2.0_TC.pdf
应用于电容笔的双协议切换方法_参考网
Windows 笔无缝配对实施指南_ Microsoft Learn
触觉笔实施指南_Microsoft Learn
集成笔设备所需的 HID 顶级集合_Microsoft Learn

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