蓝牙HID无线触摸屏

写在前面

主机：Android 5.0+ 内核3.4
从机：SensorTile
先上一个效果图

原理解析

HID事件到Android屏幕上经历了如下过程：

HID => linux kernel input子系统 => Android input子系统

HID是标准的输入协议，对于不同的操作系统而言，也有自己的input子系统。

Android层要求

以Android为例，如果要想让Android系统认为一个输入设备是一个触摸屏，需要该内核设备上报：

// 对于单点触控而言ABS_X ABS_Y 和 BTN_TOUCH// 对于多点触控而言ABS_MT_POSITION_X 和 ABS_MT_POSITION_Y 绝对轴 以及 BTN_TOUCH

且需要一个配置文件放到/system/usr/idc/中，如/system/usr/idc/HID.idc，内容如下指定其为触摸屏设备类型：

touch.deviceType = touchScreen

注：标明输入设备为触摸屏还有一个方法输入设备报告存在 INPUT_PROP_DIRECT 输入属性，但是对于蓝牙HID而言，在Android中的实现是基于uhid实现的，要这样做比较难，所以一般会使用放配置文件的方式。输入设备上报的键值和输入属性可以使用getevent -i查看。
理论依据来自：https://source.android.com/devices/input/touch-devices

内核层要求

Android层要求中提到的ABS_X ABS_Y 和 BTN_TOUCH等等都是需要内核去上报的键值，内核中就需要要求HID设备按照一定要求上传HID键值，因为内核键值是由HID键值转换过来的。

// drivers/hid/hid-input.c    case HID_UP_DIGITIZER:        switch (usage->hid & 0xff) {        case 0x00: /* Undefined */            goto ignore;        case HID_DG_TIPPRESSURE: /* TipPressure */            if (!test_bit(BTN_TOUCH, input->keybit)) {                device->quirks |= HID_QUIRK_NOTOUCH;                set_bit(EV_KEY, input->evbit);                set_bit(BTN_TOUCH, input->keybit);            }            map_abs_clear(ABS_PRESSURE);            break;        case HID_DG_INRANGE: /* InRange */            switch (field->physical & 0xff) {            case 0x21: map_key(BTN_TOOL_MOUSE); break;            case 0x22: map_key(BTN_TOOL_FINGER); break;            default: map_key(BTN_TOOL_PEN); break;            }            break;        case HID_DG_INVERT: /* Invert */            map_key_clear(BTN_TOOL_RUBBER);            break;        case HID_DG_TOUCH: /* Touch */        case HID_DG_TIPSWITCH: /* TipSwitch */        case HID_DG_TIPSWITCH2: /* TipSwitch2 */            device->quirks &= ~HID_QUIRK_NOTOUCH;            map_key_clear(BTN_TOUCH);            break;        case HID_DG_BARRELSWITCH: /* BarrelSwitch */            map_key_clear(BTN_STYLUS);            break;        case HID_DG_TABLETPICK: /* TabletPick */            map_key_clear(BTN_STYLUS2);            break;        case HID_DG_CONTACTID: /* ContactID */            device->quirks |= HID_QUIRK_MULTITOUCH;            goto unknown;        default:  goto unknown;        }

由此可以看到HID描述符中需要按照以下要求：
1. Usage Page 为DIGITIZER，对应内核代码中的HID_UP_DIGITIZER；
2. 需要包含HID_DG_TOUCH、HID_DG_TIPSWITCH、HID_DG_TIPSWITCH2三者其中之一，才能上报BTN_TOUCH；
3. 如果包含了HID_DG_INRANGE则会上传BTN_TOOL_PEN有可能会导致画蛇添足；（我在实际测试中确实遇到这个问题，一个上报BTN_TOOL_PEN事件，而不上报BTN_TOUCH导致无法实现真正的点击事件）；
根据这些分析，将微软的Sample Report Descriptor for a Touch Digitizer Device (Windows 7)提到的HID描述符简单的修整，得到了想要的的描述符：

        0x05, 0x0d,                         // USAGE_PAGE (Digitizers)            0x09, 0x04,                         // USAGE (Touch Screen)            0xa1, 0x01,                         // COLLECTION (Application)            0x85, 0x01,                         //   REPORT_ID (Touch)            0x09, 0x20,                         //   USAGE (Stylus)            0xa1, 0x00,                         //   COLLECTION (Physical)            0x09, 0x42,                         //     USAGE (Tip Switch)            0x15, 0x00,                         //     LOGICAL_MINIMUM (0)            0x25, 0x01,                         //     LOGICAL_MAXIMUM (1)            0x75, 0x01,                         //     REPORT_SIZE (1)            0x95, 0x01,                         //     REPORT_COUNT (1)            0x81, 0x02,                         //     INPUT (Data,Var,Abs)            0x95, 0x03,                         //     REPORT_COUNT (3)            0x81, 0x03,                         //     INPUT (Cnst,Ary,Abs)//          0x09, 0x32,                         //     USAGE (In Range)//          0x09, 0x47,                         //     USAGE (Confidence)//          0x95, 0x02,                         //     REPORT_COUNT (1)//          0x81, 0x02,                         //     INPUT (Data,Var,Abs)//          0x95, 0x0a,                         //     REPORT_COUNT (10)//          0x81, 0x03,                         //     INPUT (Cnst,Ary,Abs)            0x05, 0x01,                         //     USAGE_PAGE (Generic Desktop)            0x26, 0xff, 0x7f,                   //     LOGICAL_MAXIMUM (32767)            0x75, 0x10,                         //     REPORT_SIZE (16)            0x95, 0x01,                         //     REPORT_COUNT (1)            0xa4,                               //     PUSH            0x55, 0x0d,                         //     UNIT_EXPONENT (-3)            0x65, 0x00,                         //     UNIT (None)            0x09, 0x30,                         //     USAGE (X)            0x35, 0x00,                         //     PHYSICAL_MINIMUM (0)            0x46, 0x00, 0x00,                   //     PHYSICAL_MAXIMUM (0)            0x81, 0x02,                         //     INPUT (Data,Var,Abs)            0x09, 0x31,                         //     USAGE (Y)            0x46, 0x00, 0x00,                   //     PHYSICAL_MAXIMUM (0)            0x81, 0x02,                         //     INPUT (Data,Var,Abs)            0xb4,                               //     POP//          0x05, 0x0d,                         //     USAGE PAGE (Digitizers)//          0x09, 0x48,                         //     USAGE (Width)//          0x09, 0x49,                         //     USAGE (Height)//          0x95, 0x02,                         //     REPORT_COUNT (2)//          0x81, 0x02,                         //     INPUT (Data,Var,Abs)//          0x95, 0x01,                         //     REPORT_COUNT (1)//          0x81, 0x03,                         //     INPUT (Cnst,Ary,Abs)            0xc0,                               //   END_COLLECTION            0xc0,                               // END_COLLECTION

使用uhid来测试该描述符，测试代码，确实可以实现触摸屏的效果了。
注：对于多点触摸设备，那么描述符中需要包含HID_DG_CONTACTID即可，这里先不展开分析。

蓝牙HID从机

这里使用的是ST的SensorTile，根据其提供的HID的Demo，修改对应的成对应的描述符，并在while循环里实现一个从左上角滑动到右下角的模拟操作，这样就可以实现通过蓝牙HID触摸屏了。
具体的改动见：https://gitee.com/kangear/STM32CubeExpansion_BLE1_V2.8.0/commit/04e5e0af893c1099d1ce459307223735d3658e6d

展望

目前实现了单点触摸屏，稍候会另起一个文章，讲述如何实现多点触摸屏，到那时才会是真正的蓝牙HID触摸屏。能实现之后，可以基于这个实现物理外挂，把手游的一些控制转换成体感游戏等等。

<完>

写在前面

原理解析

Android层要求

内核层要求

蓝牙HID从机

展望

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