小紅點(TrackPoint)首先出現在IBM ThinkPad 700C筆記本電腦中，于1992年問世。隨后，小紅點在ThinkPad筆記本電腦中得到了廣泛的應用，并且一直深受用戶的喜愛，并迅速成為ThinkPad筆記本電腦的標志性設備之一。

小紅點的工作原理是通過精確控制壓力來控制光標的移動，使用者可以通過輕輕按壓指點桿來移動光標。其優點在于：

提高工作效率：免于頻繁在鍵盤與觸控板或鼠標間切換

符合人體工學設計：指尖輕移即可實現精準定位，有效避免因長期使用觸控板導致食指皮膚受損，或過度使用鼠標引發腕部不適

減輕負重：舍棄鼠標，符合移動辦公的初衷

節省電力：有線鼠標的光學或激光定位技術增加電力消耗。無線鼠標通過藍牙或RF進行無線通信，消耗獨立電源，用戶仍需時刻關注鼠標的電量，影響使用體驗

艾為小紅點(Trackpoint)解決方案

艾為電子結合壓力SOC(AW86803)和壓力傳感器的壓感技術方案，實現具有市場競爭力的艾為小紅點解決方案。艾為小紅點解決方案主要包含以下幾種功能：

小紅點的壓力檢測

壓力值光標坐標轉換

固件升級更新(UEFI Capsule)

在Windows系統下，艾為小紅點解決方案滿足Windows系統中對于小紅點的所有規格標準，在小紅點支桿下方的壓力傳感器，通過檢測面板所承受的壓力，實現對按壓行為的判斷。通過內部算法，將壓力轉換成光標的坐標值，控制光標的移動，用戶可以通過輕輕按壓指點桿來移動光標。

艾為小紅點整體解決方案示意圖

光標處理：Windows的鼠標子系統處理小紅點上傳的數據實現光標的應用

Setting APP：在系統設置中的應用程序和對應的驅動實現對小紅點的參數配置

FMP Driver：通過Windows Update從遠端服務器獲取包含了Capsule的Windows驅動，實現小紅點的固件在線升級

EC：EC提供相應的通信鏈路所需軟硬件。小紅點的固件按照用戶的參數設定，形成對應的按鍵和光標數據，小紅點包含Bootloader實現固件的在線升級

Trackpoint模組：小紅點硬件模組中包含Force SoC以及壓力傳感器，通過PS/2硬件總線和GPIO連接至EC

01

壓力檢測實現原理

艾為小紅點解決方案中所采用的壓力按壓，以艾為壓力檢測技術為基礎，此技術也被廣泛應用在智能穿戴、車載、智能家居等領域。 壓力傳感器有很多種，應用比較廣泛的當屬壓阻式壓力傳感器，此傳感器由高靈敏度壓阻式柔性材料制作，當其受力的作用產生拉伸或者壓縮時，其電阻值會發生顯著變化，配合惠斯通橋式檢測電路，可引起檢測電路的差分電壓發生變化。

壓力檢測實現原理圖

定義Vd為V+與V-之間的電壓差，Vs為外部激勵電壓，R2和R4為阻值固定的電阻，R1和R3為壓力傳感器的等效電阻，它的阻值會隨傳感器所受壓力的變化而變化。根據電路基礎知識可知，V+點的電壓為：

，B點的電壓為：，Vd為兩者相減。當壓力傳感器受力時，R3和R4發生變化，假設壓力越大電阻越小，則壓力越大，V+越大，V-越小，電壓差Vd越大。 ?

艾為AW8680X系列芯片

作為艾為小紅點解決方案中的核心芯片，艾為AW8680X系列芯片不僅有多條模擬輸入通道可用來連接壓力傳感器，還有豐富的GPIO和硬件通信接口資源用以外掛Haptic芯片等功能。

AW8680X系列芯片 配合多顆壓力傳感器的工作原理圖

當用戶在小紅點表面施加一個力時，位于支桿下方的多顆壓力傳感器會產生對力的分擔，壓力使得傳感器產生輕微的形變，進而改變其電阻，導致傳感器周圍的檢測電路的電壓發生變化，AW8680X的AFE模擬前端中的高精度ADC會對壓力傳感器周圍的電壓差進行采樣，量化為數字量，再將這些原始數據傳遞給DSP數據處理芯片，DSP上運行的數據處理軟件和壓力算法會根據每一路傳感器的采樣值計算其所受到的壓力，再推導出最終的合力。

02

光標速度實現原理

在艾為小紅點解決方案中，AW8680X芯片會作為主控，外接壓力傳感器。小紅點通過使用電阻式壓力傳感器來感應所施加的力，通過用手指的推動來決定光標移動的方向和速度，光標的移動速度取決于施加的力，通過AW8680X中DSP的算法，結合設定的參數，形成轉換曲線，將壓力轉換成光標或指針速度。 壓力和光標或指針速度之間的關系是可以調整的，如同調整鼠標的DPI值。

壓力與光標/指針速度關系調整示意圖

壓力值和光標移動速度的關系示例圖 縱軸是鼠標的移動速度，橫軸是支桿上的施力。當施力很小的時候，鼠標會以圖元單位移動。當施力增大時，鼠標的移動速度會提高，甚至可以瞬間從屏幕的最左邊移動到最右邊。

AW8680X的能夠提供高精度的壓力值，將壓力值轉換到光標的移動速度上時，能夠將壓力值進一步細分，并按照人力工學曲線，實現更加精細的光標移動速度，為用戶提供更細膩、更貼合使用習慣的交互體驗。

03

UEFI Capsule固件更新

對于設備固件更新，出于安全性考慮，Flash設備在系統啟動時是鎖住的，在操作系統中直接更新Flash是不可行的。可行的方法是操作系統將待更新的固件信息發送到系統固件，在下一次啟動過程中，系統在Flash設備上鎖前更新固件，待更新的固件成為“Capsule”。

小紅點的Capsule固件升級驅動，設計主要分為三個部分：

① 安裝FMP實例

② 獲取目標設備待更新固件映像的信息

③ 校驗固件和調用FmpDeviceLib進入固件更新流程

下圖為艾為小紅點解決方案中，UEFI Capsule的示意圖：

艾為小紅點Capsule升級方案，固件程序升級包存放在遠端服務器，同步Windows Update的升級策略同步進行升級，整個升級過程發生在開機過程中，所以用戶無需自行尋找固件與工具去操作升級。該升級方案能有效避免在升級過程中，因固件工具錯誤、固件文件不匹配等情況導致升級失敗，從而給用戶提供更加安全、便捷、高效的使用體驗。

04

小紅點方案使用效果

光標：觸控小紅點實現操控光標移動

按鍵：實現左鍵單擊，雙擊，右鍵

滾輪：滾動屏幕方便查看

設置：配置光標速度、靈敏度設置、支持壓力分級

在線固件升級：開機過程中，高效完成固件安全升級

結語

艾為電子基于壓感技術打造的小紅點解決方案，通過對Windows系統的深入理解，將壓感技術應用在Windows平臺，使小紅點擁有更高的靈敏度。該方案新增壓力分級和安全升級功能，為用戶提供了更多的技術選擇，提升使用體驗。 艾為電子的壓感技術方案也延伸至Windows壓感觸控板應用領域，結合觸控和Haptic芯片，為用戶構建出一個三維立體、生動逼真的交互空間。此外，艾為的壓感技術也被廣泛應用在智能穿戴，車載、智能家居等領域，賦予用戶高精度、高靈敏度的指尖交互體驗。

審核編輯：劉清