CN105519005B - 用于认证无线连接的装置、方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于认证无线连接的装置、方法和系统。在一些实施例中，无线配对方法涉及无线主机设备上的触摸屏与无线触控笔设备上的开关组合。该无线配对方法使用主机设备屏幕上的触摸与触控笔设备上尖端开关按压的检测的时间重合作为认证设备的配对的带外通信的模式。在这种实施例中，用户贴着主机设备表面上的配对点按压触控笔设备的尖端部分；然后，如果触控笔设备的尖端部分关于主机设备表面的触摸和/或释放在由主机设备对触控笔设备的尖端部分的那种触摸和/或释放的检测的预定时间重合窗口内，则无线设备构成结合对。
Description
优先权要求
本申请是于2013年7月24日提交且标题为“Methods and Apparatus for PairingWireless devices”的美国临时申请序列号No.61/857,817(代理人案号No.FIFT-013/00US317784-2018)的非临时申请并依据专利合作条约要求其优先权。
本申请涉及于同一天提交的共同待审美国非临时申请序列号No._____、代理人案号No.FIFT-013/01US 317784-2034。
本申请涉及都于同一天提交且标题为“Methods and Apparatus forImplementing Dual Tip Functionality in a Stylus Device”的共同待审美国非临时专利申请序列号No._____、代理人案号No.FIFT-008/02US 317784-2028和PCT国际专利申请_____、代理人案号No.FIFT-008/02WO 317784-2029；都于同一天提交且标题为“Methodsand Apparatus for Providing Universal Stylus Device with Functionalities”的美国共同待审非临时专利申请序列号No._____、代理人案号No.FIFT-009/01US 317784-2030和PCT国际专利申请_____、代理人案号No.FIFT-009/01WO 317784-2031；都于同一天提交且标题为“Stylus Having a Deformable Tip and Methods of Using the Same”的美国共同待审非临时专利申请序列号No._____、代理人案号No.FIFT-012/01US 317784-2032和PCT国际专利申请_____、代理人案号No.FIFT-012/01WO 317784-2033。
以上提到的所有申请都通过引用被明确结合于此。
技术领域
本文所描述的一些实施例一般而言涉及用于将无线设备配对的方法和装置。更具体而言，本文所描述的实施例涉及将无线电子笔或触控笔设备配对到诸如电子平板设备的电子主机设备。
背景技术
无线设备常常使用安全结合对来方便一对一的通信。用于配对无线设备的已知方法通常使用传播信号，例如电磁无线电信号，来交换用于配对事件的数据。例如，诸如电气和电子工程师协会(IEEE)802.11b/g之类的几种无线通信标准指定用于无线设备配对的机制。但是，这种已知的方法在提供无线设备配对时存在缺点。这种配对方法可以涉及用户输入(或键入)一系列符号，诸如像个人识别号(PIN)码，和用于IEEE 802.11b的无线等效保密(WEP)协议的十六进制或美国标准信息交换码(ASCII)字符，来验证第一无线设备与作为目标的第二无线设备安全地配对。但是，这种配对方法对用户来说很麻烦并且在不具有小键盘、显示介质、图形用户界面(GUI)等的设备中不兼容。
带外通信(OOB)是无线设备之间不通过主无线通信信道的通信模式。无线设备常常使用OOB来认证配对尝试，而无需代码和/或按键，诸如像使用短程近场(NF)通信无线电来确认设备非常接近。但是，OOB通信的使用常常涉及复杂和沉重的计算并且会导致配对延迟。此外，OOB通信还常常涉及在两个无线设备上都使用额外的无线电收发器，从而增加了设备制造的额外复杂性和费用。
因此，存在对利用带外通信实现无线设备之间的自动无线配对而无需额外收发器和安全凭证的用户输入的方法和装置的需求。
发明内容
在一些实施例中，无线配对方法涉及无线主机设备上的触摸屏与无线触控笔设备上的开关组合。该无线配对方法使用主机设备屏幕上的触摸与触控笔设备上尖端开关按压的检测的时间重合作为认证设备的配对的带外通信的模式。在这种实施例中，用户贴着主机设备表面上的配对点按压触控笔设备的尖端部分；然后，如果触控笔设备的尖端部分关于主机设备表面的触摸和/或释放在由主机设备对触控笔设备的尖端部分的那种触摸和/或释放的检测的预定时间重合窗口内，则无线设备构成结合对。
在一些实施例中，公开了一种设备，包括：测量与第一设备有关的第一用户动作的传感器，该第一用户动作具有第一特性；从第二设备接收信号的无线接收器，该信号包括关于和第二设备有关的第二用户动作的信息，该第二用户动作具有第二特性；以及可操作地耦合到传感器和无线接收器的处理器，该处理器：当第一特性与第二特性之差低于预定阈值时，认证第一设备与第二设备之间的无线连接，并且当第一特性与第二特性之差高于预定阈值时，断开第一设备与第二设备之间的无线连接。
附图说明
图1是根据实施例、与第二无线设备进行无线通信的第一无线设备的系统框图。
图2是根据实施例、具有两个活动端部分的触控笔设备的系统框图。
图3是根据实施例的主机设备的系统框图。
图4A是根据实施例、示出用于让触控笔设备与主机设备无线配对的方法的流程图。
图4B是根据实施例、示出用于让主机设备从一个触控笔切换到另一个触控笔的方法的流程图。
图5是根据实施例、示出触控笔设备与主机设备的配对和解除配对的状态的状态图。
图6是根据实施例、示出用于启动和建立触控笔设备与主机设备之间的无线配对会话的方法的流程图。
图7是根据实施例、示出用于让触控笔设备主动在主机设备的表面中绘画和擦除的方法的流程图。
图8是示出用于使触控笔设备在第一种情况、第二种情况和第三种情况期间进入不活动状态的方法的流程图。
图9是示出用于使触控笔设备在第四种情况和第五种情况期间进入不活动状态的方法的流程图。
图10是示出当主机设备离开触控笔设备的范围和返回该范围时用于触控笔设备与主机设备的解除配对和配对的方法的流程图。
图11是示出用于在第一种情况和第二种情况期间触控笔设备的偶然开启的方法的流程图。
图12是示出用于在第三种情况期间触控笔设备的偶然开启的方法的流程图。
图13是根据实施例、示出关于触控笔设备切换主机设备的方法的流程图，其中两个主机设备都在触控笔设备的范围内。
图14是根据实施例、示出关于触控笔设备切换主机设备的方法的流程图，其中第一主机设备被移出或带出触控笔设备的范围并且第二主机设备在触控笔设备的范围内。
图15是根据实施例、示出当触控笔设备在不是主机设备的部分的表面上被按压时的设备状态的流程图。
图16是根据实施例、示出关于主机设备切换触控笔设备的方法的流程图，其中两个触控笔设备都在主机设备的范围内。
图17是根据实施例、示出关于主机设备切换触控笔设备的方法的流程图，其中第一触控笔设备被移出或带出主机设备的范围并且第二触控笔设备在主机设备的范围内。
图18是根据实施例、示出用于主机设备与不正确触控笔设备的偶然连接的方法的流程图。
具体实施方式
在一些实施例中，无线配对方法涉及无线主机设备上的触摸屏与无线触控笔设备上的开关组合。该无线配对方法使用主机设备屏幕上的触摸与触控笔设备上尖端开关按压的检测的时间重合作为认证设备的配对的带外通信的模式。在这种实施例中，用户贴着主机设备表面上的配对点按压触控笔设备的尖端部分；然后，如果触控笔设备的尖端部分关于主机设备表面的触摸和/或释放在由主机设备对触控笔设备的尖端部分的那种触摸和/或释放的检测的预定时间重合窗口内，则无线设备构成结合对。
例如，当用户打算无线连接第一设备(例如，平板计算机、手机、智能电话等)与第二设备(例如，触控笔、耳机、无线键盘、无线鼠标等)时，用户可以对每个设备执行用户动作，例如，通过在第一设备上按压触控笔、通过使两个设备都运动(例如，摇晃等)。为了让第一设备认证与第二设备的连接，第二设备向第一设备发送包括由第二设备测出的信息的信号，诸如在其中用户动作在第二设备上发生的时间窗口、第二设备的运动参数、第二设备的位置参数，等等。然后，第一设备可以比较接收到的关于对第二设备发生的用户动作的信息与第一设备感测到的用户动作。如果两个用户动作具有足够相似的特性值(例如，二者都在充分小的时间重合窗口内、充分相同的运动，等等)，则第一设备可以认证两个设备之间的无线连接。或者另外地，如果比较未能发现两个用户动作之间的匹配(例如，在预定义的阈值内)(例如，触控笔在桌子上按压而没有按压第一设备，则第一设备将不会感测到任何用户动作，等等)，则第一设备可以断开与第二设备的任何无线连接。
在一些情况下，主机设备与触控笔设备之间的无线配对可以经由带外通信链路操作。例如，带外通信链路可以包括近场通信(NFC)链路，它可以在主机设备与触控笔设备在靠近的物理通信范围之内(例如，10cm，等等)时操作。在预期主机设备可以经由专门要用于这种通信的(一个或多个)带内连接与其它通信设备通信的意义上，带外通信链路是在带外。例如，智能电话可以经由到移动电话网络的(一个或多个)连接/(一个或多个)链路(带内)与其它通信设备进行通信；这种(一个或多个)连接/(一个或多个)链路可以在预定义的频率范围内操作。在这种情况下，带外通信链路可以在与用于带内通信的预定义频率范围相互排斥的频率范围上操作。在其它情况下，无线配对可以经由用于其它主无线网络的带内通信链路操作，例如，诸如但不限于第三代移动电信(3G)、第四代移动电信(4G)等的带内通信链路。例如，主机设备可以经由带内通信链路，例如依据网络，建立与触控笔设备的连接。
如在本说明书中所使用的，模块可以是，例如，与执行特定功能关联的任何组件和/或可操作地耦合的电子部件集合，并且可以包括，例如，存储器、处理器、电迹线、光学连接器、(存储在存储器中和/或在硬件中执行的)软件等。
如在本说明书中所使用的，除非上下文清楚地另外指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数对象。因此，例如，术语“一个触控笔设备”是要指单个触控笔设备或多个触控笔设备。
图1是根据实施例、与第二无线设备进行无线通信的第一无线设备的系统框图。第一无线设备120包括射频(RF)收发器140并且第二无线设备160包括RF收发器180。第一无线设备120可以是可被用于在电子主机设备(例如，电子平板设备)的表面上写、画或者以其它方式向其提供输入的任何电子笔或电子触控笔设备。第二无线设备160可以是由不同制造商制造的任何电子平板设备，诸如像Apple三星ATIV智能三星亚马逊Kindle东芝等等。第一无线设备120的RF收发器140可以利用任何无线通信技术与第二无线设备160的RF收发器180通信，其中无线通信技术诸如像IEEE 802.11无线保真 低能量(例如，4.0，智能)、近场通信(NFC)协议，等等。
可以使第一无线设备120接近第二无线设备160并且可以建立无线信道，以交换一组第一无线设备信息和一组第二无线设备信息。第一无线设备120和第二无线设备160可以根据这组第一无线设备信息和这组第二无线设备信息进入可信任配对模式，而无需用户干预来建立主无线信道。这组第一无线设备信息和这组第二无线设备信息可以包括，例如，第一无线设备120和第二无线设备160的设备信息。
在一些配置中，无线配对方法可以使用第一无线设备120在第二无线设备160表面上的触摸和/或释放的时间重合；由第二无线设备160对第一无线设备120的触摸和/或释放的检测可以是认证无线设备的配对的带外通信的形式或模式。由此，当用户贴着第二无线设备160表面上的配对点按压第一无线设备120的尖端部分时，如果第一无线设备120的尖端部分的触摸和/或释放以及由第二无线设备160对第一无线设备120的触摸和/或释放的检测在预定的时间重合窗口内发生(即，在时间上充分靠近)，则第一无线设备120和第二无线设备160可以形成结合对。配对点可以是，例如，特定位置、特定着色区域，或者主机设备表面(例如，屏幕)上被用来启动和/或建立主机设备与触控笔设备之间无线配对的图标。配对点可以是通过执行例如主机设备处理器中的控制程序而在主机设备表面上定义的虚拟配对点。这种控制程序可以方便主机设备与触控笔设备之间的无线通信并且可以定义，例如，配对点的位置、配对点的尺寸、配对点的形状、配对点内部所显示的颜色、配对点的边界、可以指示尖端部分在配对点上触摸的压力值、可以指示尖端部分从配对点释放的压力值，等等。在其它配置中，第一无线设备120和第二无线设备160的配对可以通过第一无线设备120在第二无线设备160表面上任何位置的触摸(或者接触或按压)来启动(即，特定的配对点在第二无线设备160的表面上不存在)。
在第一无线设备120和第二无线设备160之间成功建立无线配对后，无线设备120和160可以准备好协同使用。在一些情况下，第二无线设备160可以被用来捕获由第一无线设备120在第二无线设备160的表面上产生的笔迹和/或笔触(brush stroke)，并且可以将手写的模拟信息转换为数字数据，因此使数据能够在各种应用中被使用。例如，所写数据可以被数字化并在第二无线设备160的监视器或屏幕上显示。数据还可以被光学字符识别(OCR)软件解释并且在各种应用中被使用或者用作图形显示。
图2是根据实施例、具有两个活动端部分的触控笔设备的系统框图。触控笔设备200包括在第一端部分中的第一开关220和在第二端部分中的第二开关260。在一些配置中，触控笔设备200的第一端部分可以与例如书写和/或绘画尖端部分关联并且其第二端部分可以与例如橡皮擦端部分关联。开关220和260连接到触控笔设备200中的电路板240。电路板240可以是，例如，印刷电路板(PCB)，在其上安装电子器件以确定与触控笔设备200关联的准确位置信息，并且建立触控笔设备200与主机设备(例如，电子平板设备)的无线配对。电路板240包括电源242、存储器245、处理器250和RF收发器255。存储器245可以是，例如，随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲区、数据库、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)、只读存储器(ROM)等。存储器245可以存储指令，以便使处理器250执行与触控笔设备200关联的过程和/或功能。例如，存储器245可以存储或实现用于让触控笔设备200与主机设备无线配对和通信的嵌入式固件(固件可以包括用于触控笔设备200的控制程序)。
处理器250可以是通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等。处理器250可以运行和/或执行与触控笔设备200关联的过程和/或功能，并且可操作地耦合到存储器245。电源242向电路板240的不同电子部件提供电力并且可以是例如AAA电池、锂聚合物电池、太阳能电池板电源等。RF收发器255可以利用各种不同的无线通信标准向主机设备发送数据单元(例如，数据报文、数据信元)和/或从其接收数据单元，其中无线通信标准诸如像低能量(例如，4.0，智能)、近场通信(NFC)协议、第三代移动电信(3G)、第四代移动电信(4G)，等等。
在一些配置中，开关220和/或260可以包括压力换能器并且可以在触控笔设备200的特定端部分与主机设备的表面接触(或者贴着其按压)时被激活，诸如像在书写或绘画或擦除期间，并且力被施加到该特定端部分。在其它配置中，开关220和/或260可以包括或耦合到电阻式触摸传感器并且可以在触控笔设备200的特定端部分与主机设备的表面接触时被激活。在还有其它配置中，开关220和/或260可以包括或耦合到电容式触摸传感器(例如，投射电容式传感器)。
开关220和/或260可以在被激活时向处理器250发送电子信号。开关220和/或260连接到处理器250的不同输入引脚(或通道)并且因此处理器250可以识别处于活动模式的开关220和/或260。处理器250可以生成并经由RF收发器255向主机设备发送识别触控笔设备200的“活动”端部分的无线信号。当开关220或260在触控笔设备200与主机设备表面接触时(例如，当用户在主机设备表面上的配对点或者在主机设备表面上任何预选位置触摸或按压触控笔设备200时)被激活时，处理器250可以经由RF收发器255向主机设备发送表示一组触控笔设备信息的信号并且可以从主机设备接收表示一组主机设备信息的信号，以启动和建立与主机设备的无线配对。
在一些配置中，无线配对的方法包括处理器250向主机设备发送通知主机设备触控笔设备200存在的信号(即，广告信号)。发送到主机设备的广告信号可以表示诸如像触控笔设备200的介质访问控制地址(MAC)地址、触控笔设备200的互联网协议(IP)地址、与触控笔设备200关联的验证标识符(ID)等信息。验证ID可以是，例如，由触控笔设备200生成的任意随机或伪随机数的串，以便向主机设备认证其自己。处理器250还可以在触控笔设备200接触到主机设备后从主机设备接收信号。从主机设备接收的信号可以表示诸如像主机设备的介质访问控制地址(MAC)地址、主机设备的互联网协议(IP)地址、与主机设备关联的验证标识符(ID)等信息。
在从主机设备接收到信号和向主机设备发送广告信号后，触控笔设备200可以形成或定义与主机设备的临时无线连接。该临时无线连接可以提醒用户已经建立与主机设备的连接。在检测到触控笔设备200与主机设备之间的临时无线连接后，用户可以停止在主机设备上按压触控笔设备尖端部分。在这种情况下，开关220或260不再被激活并且触控笔设备200可以检测到尖端部分不再与主机设备接触(例如，当触控笔设备200从主机设备释放时)。处理器250可以生成并可以向主机设备发送信号(例如，通知信号)，该信号通知主机设备触控笔设备200不再贴着主机设备按压和/或与主机设备触摸/接触。主机设备从触控笔设备200接收通知信号并且可以独立地检测与触控笔设备的接触的结束。如果由主机设备对通知信号的接收以及由主机设备对触控笔设备尖端部分的释放的检测在时间上充分重合(即，在预定义的时间重合窗口内发生)，则触控笔设备200和主机设备可以形成持久无线结合(或连接)。
图3是根据实施例的主机设备的系统框图。主机设备300可以是任何无线电子设备，诸如像电子平板设备(例如，Apple三星ATIV智能三星亚马逊Kindle东芝等等)、智能电话(例如，Apple)、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑，等等。主机设备300包括电源342、存储器345、处理器350、RF收发器355、触摸传感器360和屏幕365。电源342向主机设备300的不同电子部件供给电力并且可以是例如AAA电池、锂聚合物电池、太阳能电池板电源，等等。RF收发器355可以利用各种不同的无线通信标准向触控笔设备发送数据单元(例如，数据报文、数据信元)和/或从其接收数据单元，其中无线通信标准诸如像低能量(例如，4.0，智能)、近场通信(NFC)协议、第三代移动电信(3G)、第四代移动电信(4G)，等等。
屏幕365可以采取主机设备300的表面的形式或者包括其。屏幕365可以是，例如，液晶显示器(LCD)屏幕或发光二极管(LED)字母-数字屏幕。屏幕365可以显示在主机设备上下载和/或安装的不同应用。屏幕365可以被用来显示由触控笔设备在主机设备300上绘画、书写或以其它方式输入的图案。屏幕365可以包括配对点(在图3中未示出)，其可以被用来实现主机设备300与触控笔设备的配对。屏幕365可以包括触摸传感器360与其一起部署的触摸屏，使得传感器365可以感测触摸屏表面上的接触或触摸。触摸传感器360可以是，例如，按钮开关、电阻式触摸传感器、电容式触摸传感器，等等。又例如，触摸传感器360可以包括可操作地耦合到主机设备屏幕上的配对点的压力换能器(图3中未示出)。触摸传感器360响应于由触控笔设备在主机设备300上施加的压力而生成第一电信号。触摸传感器360还可以响应于由触控笔设备在主机设备300上的压力的释放而生成第二电信号。触摸传感器360可以向处理器350发送第一电信号和第二电信号，其中电信号被处理，用于在主机设备300与触控笔设备之间启动、建立或终止无线配对状态。应当指出，在一些配置中，屏幕365不需要包括配对点。在这种配置中，触摸传感器360中的压力换能器可以对屏幕365中的所有位置可操作地作出响应。
存储器345可以是，例如，随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲区、数据库、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)、只读存储器(ROM)，等等。存储器345可以存储使处理器350执行与主机设备300关联的过程和/或功能的指令。存储器345还可以存储用于主机设备300的操作系统以及在主机设备300上被下载和/或安装的不同应用(例如，用于与触控笔设备的无线配对和通信的应用，被用来在主机设备300的屏幕365上绘图和/或写字的绘图应用)。存储器345可以包括配对数据库347。配对数据库347可以存储启动、建立和终止与触控笔设备的无线配对状态相关的信息，诸如像主机设备300的MAC地址、主机设备300的IP地址、与主机设备300关联的验证标识符(ID)、指示触控笔设备在主机设备300表面上的接触或按压的压力值(可以缺省地或由用户设置)、指示触控笔设备从主机设备300表面释放的压力值(可以缺省地或由用户设置)，以及任何其它可以与触控笔设备交换以便启动、建立或终止可信任无线连接的数值凭证。
处理器350可以是通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)，等等。处理器350可以运行和/或执行与主机设备300关联的过程和/或功能，并且可操作地耦合到存储器345。处理器350可以包括配对模块352和屏幕控制模块354。配对模块352可以是硬件模块或(存储在存储器345中和/或在处理器350中执行的)软件模块。配对模块352可以从触摸传感器360接收指示触控笔设备在主机设备300的表面(或屏幕)上的触摸或按压的信号(例如，压力接通信号)。配对模块352可以生成并经由RF收发器355发送在与触控笔设备的临时无线连接(或配对)建立期间用于被在RF收发器355范围内的无线设备检测的信号(例如，探寻信号)。由配对模块352发送的信号可以表示诸如像主机设备300的MAC地址、主机设备300的IP地址、与主机设备300关联的验证标识符(ID)等信息。配对模块352可以从触摸传感器360接收指示触控笔设备从主机设备300的表面释放(或与其的接触)的信号(例如，压力断开信号)。配对模块352还可以从触控笔设备并经由RF收发器355接收通知主机设备300触控笔设备不再贴着主机设备300按压(或与其接触)的信号(例如，通知信号)。配对模块352可以处理与压力断开信号和通知信号关联的定时信息来确定信号的时间重合。如果压力接通信号和通知信号的时间重合小于预定的水平(例如，50毫秒)，则配对模块352可以向触控笔设备发送信号，以建立与触控笔设备的持久无线连接(可信任无线结合)。
屏幕控制模块354可以是硬件模块或(存储在存储器345中和/或在处理器350中执行的)软件模块。屏幕控制模块354可以执行用于主机设备300的操作系统(存储在存储器345中)并且可以提供，例如，用于让用户控制主机设备300的图形用户界面(GUI)。屏幕控制模块354可以将从触摸传感器360接收到的压力信息(例如，当触控笔设备触摸(或接触)主机设备300上的配对点或任何其它预选位置，或者当触控笔设备被用来在主机设备300表面上写、画或擦除图案(或以其它方式进行交互)时)转换为空间坐标。屏幕控制模块354可以将手写的模拟信息转换为数字数据，从而使数据能够在各种应用中被使用。例如，数字化的数据可以由屏幕控制模块354在主机设备300的屏幕365上显示。作为替代或附加地，屏幕控制模块354可以运行或执行光学字符识别(OCR)软件，以解释由触控笔设备在屏幕365上产生的压力图案并且检测和显示在屏幕上365上的书写。
应当指出，如图2-3中所述的触控笔设备与主机设备之间的临时无线连接或链接在触控笔设备在一些情况下在主机设备表面上的配对点并且在其它情况下在主机设备表面上任何位置的初始接触(或触摸或按压)时发生。该临时无线连接是短暂的(中点)连接，其或者在一些情况下会导致触控笔设备与主机设备之间的持久无线连接并且在其它情况下导致触控笔设备与主机设备之间的解除配对和两个设备的非链接状态。在建立临时无线连接状态之后，用户可以从主机设备表面的配对点(或者从主机设备表面上的任何预选位置)释放触控笔设备。如果触控笔设备从主机设备的释放和主机设备对释放事件的检测在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在触控笔设备与主机设备之间建立(即，临时链路变成持久链路)。如果没有，则触控笔设备与主机设备之间的临时无线连接或链路被终止并且触控笔设备和主机设备都返回到非链接状态。触控笔设备与主机设备之间的持久无线连接或链路是在触控笔设备与主机设备之间存在触控笔设备在主机设备上的使用持续时间的临时无线连接(例如，在几分钟到几小时的范围内)并且可以在期望的任务结束之后、如果触控笔设备被用户移出主机设备的范围、如果存在触控笔设备和/或主机设备的意外和/或故意设备断电、如果存在触控笔设备和/或主机设备的设备误动等而被例如用户终止(例如，通过在主机设备表面上的配对点或任何其它预选位置第二次按下触控笔设备)。
在图1-3中所述的触控笔设备200与主机设备300之间基于触摸(或物理接触)的配对方法仅仅是作为例子给出的，而不是限制。在其它实施例中，触控笔设备和主机设备可以包括加速计，其可以记录当触控笔设备和主机设备300被用户持有并一致地摇晃时的运动。在这种实施例中，涉及触控笔设备的运动的信息可以从触控笔设备发送到主机设备并且可以计算触控笔设备相对于主机设备的相对运动。如果触控笔设备相对于主机设备的相对运动低于预定的值，则主机设备可以确定触控笔设备与主机设备一致地移动(同步运动)并且触控笔设备与主机设备之间的无线配对可以被认证。
在其它实施例中，触控笔设备与主机设备之间的无线配对可以通过，例如，触控笔设备与主机设备中的压力调制模式的检测和处理来认证。在还有其它实施例中，触控笔设备与主机设备之间的无线配对可以通过，例如，触控笔设备与主机设备中的光调制模式的检测和处理来认证。在这种实施例中，触控笔设备和主机设备可以包括用于可被用来分析光调制模式的光信号的生成和检测的光源和/或光检测器。在其它实施例中，触控笔设备与主机设备之间的无线配对可以通过，例如，触控笔设备与主机设备中的超声波啁啾调制模式(声音模式)的检测和处理来认证。在这种实施例中，触控笔设备和主机设备可以包括用于可被用来分析超声波啁啾调制模式的超声波信号的生成和检测的超声波源和/或超声波探测器。在其它实施例中，触控笔设备与主机设备之间的无线配对可以通过，例如，混合技术来认证，其中混合技术可以包括上述方法当中两种或更多种等等的混合。
图4A是根据实施例、示出用于让触控笔设备与主机设备无线配对的方法的流程图。方法400包括，在402，触控笔设备检测该触控笔设备的尖端部分在主机设备屏幕上的按压(或触摸或接触)。当用户利用触控笔设备尖端部分触摸(或触摸或接触)主机设备表面(或屏幕)上的配对点(或任何其它预选位置)时，触控笔设备的该端部分中与主机设备屏幕接触的开关被激活。然后，激活的开关向触控笔设备的处理器发送指示触控笔设备尖端部分在主机设备表面上按压的信号。触控笔设备可以是电子笔或电子触控笔，其可以被用于在电子主机设备上写或画并且被配置为执行本文所述的一种或多种无线配对方法。主机设备可以是任何无线电子设备，诸如像电子平板设备(例如，Apple三星ATIV智能三星亚马逊Kindle东芝等等)、智能电话(例如，Apple)、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑，等等。在一些情况下，触控笔设备可以测量与用户动作“按压”关联的特性值，诸如当“按压”开始时的时间、触控笔设备的位置指示符(例如，GPS坐标，等等)，等等。
在404，触控笔设备的存在向该触控笔设备范围内的主机设备广告。例如，触控笔设备可以发送“宣布”该触控笔设备存在的信号；并且这种信号可以被在通信范围内(例如，对于NFC是在10厘米的半径范围内)的主机设备接收。触控笔设备的存在可以经由，例如，广告信号来广告，该信号可以包括或表示诸如像触控笔设备的MAC地址、触控笔设备的IP地址、与触控笔设备关联的验证ID等的信息。验证ID可以是，例如，由触控笔设备生成的、用于向主机设备认证其自己的任意随机或伪随机数的串。广告信号可以由例如触控笔设备的RF收发器利用各种无线通信标准当中任意一种或多种来发送，其中无线通信标准诸如像低能量(例如，4.0，智能)、近场通信(NFC)协议、第三代移动电信(3G)、第四代移动电信(4G)，等等。
在406，主机设备可以检测用户动作，例如，当触控笔设备贴着主机设备的表面被按压时。在一些配置中，主机设备可以通过包括在主机设备中的触摸传感器来检测触控笔设备尖端部分的按压(或接触或触摸)。在一个例子中，在检测到触控笔设备尖端部分的接触后，主机设备可以探查通信范围内的触控笔设备，例如，通过可选地发送可以表示诸如像主机设备的MAC地址、主机设备的IP地址、与主机设备关联的验证ID等的信息的信号。验证ID可以是，例如，由主机设备生成的、用于向例如触控笔设备认证其自己的任意随机或伪随机数的串。该信号可以被，例如，触控笔设备的RF收发器利用各种无线通信标准当中任意一种或多种来接收，其中无线通信标准诸如像低能量(例如，4.0，智能)、近场通信(NFC)协议、第三代移动电信(3G)、第四代移动点信(4G)，等等。在一些情况下，主机设备可以测量与用户动作“按压”关联的特征值，诸如当“按压”开始时的时间、触控笔设备的位置指示符(例如，GPS坐标，等等)，等等。
在408，临时无线连接(或结合或配对)在主机设备与触控笔设备之间建立。消息可以可选地由例如触控笔设备发送到用户，从而提醒用户关于临时无线连接的建立。在检测到触控笔设备与主机设备之间的临时无线连接后，用户可以可选地停止在主机设备上按压触控笔设备尖端。
在410，当用户从主机设备释放触控笔的尖端时，触控笔可以可选地检测触控笔设备的尖端部分从表面被释放，或不再有贴着主机设备的表面(或屏幕)的按压(或接触或触摸)在例如触控笔设备发生。当触控笔设备的尖端部分不在主机设备表面上按压时，触控笔设备的相关端部分的开关不再被激活。然后，未激活的开关向触控笔设备的处理器发送指示触控笔设备尖端部分从主机设备表面的按压和/或释放的结束的信号。在一些情况下，触控笔设备可以可选地测量当“按压”开始时的第一时间，和/或当“按压”释放时的第二时间，从而获得用户动作“按压”出现的时间窗口。
在412，信号由例如触控笔设备发送到主机设备，该信号表示与由触控笔尖端部分测出的用户动作(或者接触或触摸)关联的信息，例如，当“按压”发生、完成和/或持续时的时间窗口。例如，触控笔设备可以生成并可以向主机设备发送通知主机设备触控笔设备不再贴着主机设备表面按压(或者接触或触摸)的信号(例如，通知信号)。主机设备从触控笔设备接收该通知信号并且还可以通过由例如包括在主机设备中的触摸传感器生成的信号(例如，压力断开信号)独立地检测触控笔设备的按压的结束。
在414，在比较与(例如，在406)由主机设备测出的用户动作关联的第一特性与(例如，在412)从由触控笔设备发送的信号获得的用户动作关联的第二特征后，主机设备可以认证主机设备与触控笔设备之间的持久无线连接(或结合或配对)。例如，如果触控笔设备尖端部分在主机设备上的按压的结束与主机设备检测到该事件之间的时间差在预定的时间重合窗口内，这指示主机设备测出的用户动作与由触控笔设备测出的用户动作充分相似(例如，由主机设备感测到的“按压”与由触控笔设备感测到的“按压”是一致的并且是为了相同的连接尝试)，则无线连接可以被主机设备认证。作为替代，当该时间差不在预定的时间重合窗口内时，主机设备可以断开(例如，在408建立的)临时无线连接。在一些情况下，主机设备的配对模块可以处理与压力断开信号和通知信号关联的定时信息，以确定信号的时间重合。如果压力断开信号和通知信号的时间重合小于预定的值(例如，50毫秒)，则触控笔设备可以从主机设备的配对模块接收与主机设备建立持久无线连接(可信任无线结合)的信号。另一方面，如果触控笔设备已经不与主机设备接触足够长的一段时间，例如，大于预定阈值(例如，30秒、45秒，等等)的时延，则临时结合连接可以由主机设备和/或触控笔设备终止。
在一些情况下，仅在触控笔设备最初处于未链接状态时在触控笔设备与主机设备的表面接触(或者触摸或按压)之后，触控笔设备才可以发送广告信号(向范围内的所有无线设备广告触控笔设备的存在)。如果触控笔设备已经与主机设备处于持久链接状态，则在主机设备的表面上按压触控笔设备(例如，在书写或绘画或擦除期间)将不会从触控笔设备产生新的(一组)(一个或多个)广告信号。类似地，仅在主机设备最初处于未链接状态的话在主机设备检测到触控笔设备与主机设备表面的接触(或者触摸或按压)时，主机设备才可以发送(搜索范围内的所有无线设备的)信号。如果主机设备已经与触控笔设备处于持久链接状态(例如，在书写或绘画或擦除期间)，则触控笔设备与主机设备的表面的接触将不会从主机设备产生新的(一组)(一个或多个)信号。
在其它情况下，触控笔设备可以包括处理器，并且可以替代地认证无线连接。例如，主机设备可以向触控笔设备发送包括关于主机设备已经感测到和/或测出的用户动作的信息的信号。触控笔设备又可以比较由主机设备已经感测到和/或测出的用户动作的特性与由触控笔设备本身感测到或测出的用户动作的特性，以确定两个用户动作是否足够相似，例如，以如在414所讨论的类似方式。然后，当两个用户动作充分相似时，触控笔设备可以验证无线连接，或者当两个用户动作不充分相似时，断开触控笔设备与主机设备之间的任何无线连接。
应当指出的是，虽然图4A示出用户动作是物理接触，例如，主机设备与触控笔设备之间的“按压”并且用户动作“按压”的时间在414进行比较，以确定两个用户动作是否充分相似，但是各种其它类型的用户动作贯穿本申请是预期的。例如，用户动作可以是触控笔和/或主机设备的运动(例如，摇晃、波动，等等)，并且用户动作的特性可以包括，但不限于，位置参数(例如，GPS坐标，等等)、运动参数(例如，加速度、速度、朝向、方向、动量，等等)，等等。
图4B是根据实施例、示出用于让主机设备从一个触控笔切换到另一个触控笔的方法的流程图。如图4B中所示，例如，继续图4A中的414，在422，主机设备可以认证与第一触控笔设备的连接并维持与第一触控笔设备连接。当用户想要终止主机设备与第一触控笔设备之间的连接时，用户可以执行指示分离请求的用户动作，例如，通过长压主机设备(或者利用第一触控笔设备，和/或其它对象)。在424，主机设备又可以检测表面上的持续按压。
在一些情况下，当在424检测到用户动作时，主机设备可以确定用户动作的模式(例如，动作类型、持续时间、节奏，等等)和模式的含义，例如，长时间按压指示分离主机设备与第一触控笔设备之间的连接的用户命令。在其它例子中，可以使用用户动作的各种模式，例如双击、双摇晃等，来指示分离连接的用户命令。
在425，例如，当按压时间长度足够长时(例如，大于诸如四秒、五秒等预定义的阈值)，在427，主机设备可以确定按压是由用户做出的终止命令和/或连接分离请求，并且因此，在428，又可以向第一触控笔设备发送将第一触控笔设备置于“睡眠”模式的信号。以这种方式，第一触控笔设备与主机设备之间的无线连接在428终止。否则，当主机设备感测到按压时间不够长时(例如，小于预定义的阈值，等等)，指示按压可能不是连接终止命令(例如，用户的指尖可能偶然按压了主机设备，等等)，在426，主机设备可以维持与第一触控笔设备的无线连接，并且可以可选地监视连接的状态，直到检测到来自第一触控笔设备的另一尖端按压(例如，返回424)。
在一些情况下，当在428主机设备临时从第一触控笔设备分离时，用户可以按压第二触控笔设备(“SD 2”)来将第二触控笔与主机设备连接。如果第二触控笔设备感测到用户动作(例如，按压，等等)，则在430第二触控笔设备可以向主机设备发送包括用户动作信息的信号。在432，以与图4A中所讨论的类似的方式，主机设备可以认证与SD 2的连接。
在一些情况下，当第一设备是无源设备，例如触控笔，时，当无线连接被分离时，第一设备不能尝试与主机设备和解。在其它情况下，当第一设备包括智能设备时，第一设备可以可选地在434向主机设备发送和解信号，例如，尝试和解并恢复与主机设备的连接。如果在434接收到和解信号，则主机设备可以在435确定是否和解并恢复与第一触控笔设备的连接。如果主机设备在435选择和解，则主机设备在426可以接受来自第一触控笔设备的和解请求，并继续维持该连接，例如，在437。如果主机设备在435选择不和解与第一触控笔设备的结合连接，则第一触控笔设备可能无法响应于该和解请求而从主机设备接收任何响应信号。在这种情况下，主机设备可以在438在和解超时(例如，两秒，等等)后从第一触控笔设备接收终止信号。如果在434没有接收到和解信号，或者在438在和解超时之后，主机设备可以在439响应于在430接收到的信号而建立与第二触控笔设备的结合连接。
图5是根据实施例、示出触控笔设备与主机设备的配对和解除配对的状态的状态图。最初，触控笔设备(或者在图5中被称为“笔”)和主机设备没有无线配对。在一些情况下，当用户在第一时间在主机设备表面的配对点上触摸(或者按压或接触)触控笔设备大约2秒(并且其后停止在主机设备表面上按压触控笔设备)时，触控笔设备和主机设备变得被激活并且启动并建立与彼此的无线配对。在第一时间之后的例如第二时间由触控笔设备对主机设备表面的配对点的触摸可以断开两个设备(或者终止触控笔设备与主机设备之间的无线配对)。在其它情况下，在激活和配对之后，如果触控笔设备处于不活动状态(例如，不用于书写、绘画、擦除或在主机设备上执行其它功能)预定的时间级别(例如，>10分钟)，则主机设备与触控笔设备之间的无线配对自动终止(即，触控笔设备和主机设备变得断开)。
图1-5中所示的主机设备与触控笔设备的无线配对方法可以自动地、透明地和安全地发生(在触控笔设备在主机设备表面上触摸或按压时)。此外，如图1-5中描述的用于主机设备与触控笔设备的无线配对的方法使用不涉及触控笔设备和/或主机设备中额外无线电收发器的使用的带外通信信道，并且不需要用户输入可能麻烦并且会使显示设备和/或键盘包括在触控笔设备和/或主机设备中成为必需的安全凭证(例如，PIN码)。这可以简化触控笔设备和主机设备的设计，降低了制造复杂性并且避免了因为第二带外无线电收发器的结合造成的费用。应当指出的是，触控笔设备和主机设备可以在触控笔设备与主机设备之间的无线配对之前、期间或之后在不同情况下执行各种不同的功能。图6-18描述触控笔设备相对于主机设备的不同功能的具体例子。
图6是根据实施例、示出用于启动和建立触控笔设备与主机设备之间的无线配对会话的方法的流程图。最初，主机设备(HD)处于关闭状态(或关断)并且触控笔设备(SD)处于不活动状态。该方法包括用户调用或开启HD。用户可以在HD屏幕的配对点上按压SD的一个端部分的尖端部分。SD尖端部分在HD表面上的按压激活与该HD表面接触的SD的该端部分上的开关并因此激活SD。如果SD尖端部分在HD表面上被按压超过预定值的时段(长值，例如，1秒<T<10秒)，则SD可以进入广告状态并发送信号(例如，如在图2中所描述的广告信号)，该信号向在该SD中的RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD的存在。
在检测到SD尖端部分在HD上的按压后，HD可以进入探寻状态并且向在HD的RF收发器的范围内的所有无线设备发送信号。如上所述，SD尖端部分在HD表面(例如，屏幕)上的按压的检测是由可操作地耦合到HD上的配对点的触摸传感器执行的。一旦HD从SD接收到广告信号并且SD从HD接收到信号，临时无线链路或连接就在HD和SD之间建立并且SD进入链接状态。当处于临时链接状态时，HD和/或SD可以向用户发送信号，该信号提醒用户临时链接状态的建立(例如，SD和/或HD上LED的开启或闪烁)。用户可以停止在HD表面的配对点上按压SD尖端部分(例如，通过释放SD尖端部分)。HD也可以独立地经由HD中的触摸传感器生成的信号(例如，如图2中所述的压力断开信号)来检测SD尖端释放。SD尖端部分从HD表面的释放可以调用SD以生成并向HD发送信号(例如，如图2中所述的通知信号)，该信号向HD通知SD尖端部分的释放。如果HD对尖端部分释放的独立检测(经由压力断开信号)和HD对通知信号的接收在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在HD和SD之间建立。
图7是根据实施例、示出用于触控笔设备主动在主机设备的表面中绘画和擦除的方法的流程图。该方法包括用户在擦除模式和/或绘画模式下操作SD，例如，通过使用触控笔设备(SD)的一个端部分在主机设备(HD)上绘画并且使用SD的另一个端部分用于擦除。最初，HD处于，例如，与SD的持久无线链接状态的空闲模式(SD的状态也处于链接状态)。在这种状态下，HD和SD处于无线配对模式。用户首先在HD的表面上按压SD的一个端部分的尖端，以开始绘画(或书写)。在检测到尖端部分在HD表面上的接触时(如上所述)，HD进入，例如，持久无线链接状态的触摸模式。当SD尖端部分贴着HD表面按压进行绘画时，SD的活动端部分可以生成并向HD发送信号(例如，尖端-按压信号)，以通知HD关于SD尖端部分的按压。当HD接收到(从SD发送的)尖端-按压信号时，HD可以进入，例如，与SD的持久链接状态的绘画模式。在期望图案在HD表面上的绘画完成时，用户可以从HD的表面释放SD尖端部分。SD和HD都可以检测SD尖端部分从HD表面的释放。在检测到尖端从HD表面的释放时，HD可以进入，例如，与SD的持久无线链接状态的空闲模式。SD也可以向HD发送通知HD关于SD尖端部分释放的信号。以这种方式，响应于当用户操作SD以便在HD的表面上“绘画”时SD在表面上的移动，HD可以从HD的表面捕获表示绘画线的运动数据。
在一些情况下，用户可以切换SD的端部分并且在HD的表面上按压与SD的第二端部分关联的尖端部分进行擦除。在如上所述检测到尖端部分在HD表面上的接触后，HD进入，例如，持久无线链接状态的触摸模式。当SD尖端部分贴着HD表面按压进行擦除时，SD的第二端部分被激活并且SD的激活的端部分可以生成并向HD发送信号(例如，橡皮擦-按压信号)，该信号通知HD关于SD的橡皮擦端部分的按压。当HD接收到(从SD发送的)橡皮擦-按压信号时，HD可以进入，例如，与SD的持久链接状态的擦除模式。在SD的期望擦除功能完成之后，用户可以从HD的表面释放SD的橡皮擦端部分。SD和HD都可以检测SD的橡皮擦端部分从HD表面的释放。在检测到SD的橡皮擦端部分从HD表面的释放后，HD可以进入，例如，与SD的持久无线链接状态的空闲模式。SD也可以向HD发送信号(例如，橡皮擦-释放信号)，该信号通知HD关于橡皮擦端部分从HD表面的释放。以这种方式，响应于当用户操作SD以便在HD的表面上“擦除”时SD在表面上的移动，HD可以从HD的表面捕获表示擦除线的运动数据。
图8是示出用于使触控笔设备在第一种情况、第二种情况和第三种情况期间进入不活动状态的方法的流程图。在第一种情况下，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)并且SD不被用来在HD上执行任何功能(例如，绘画、书写、擦除、描影等)。在这种情况下，HD和SD都可以包括可以监视由SD和HD执行的不同活动之间的时间并且还可以跟踪不活动时间的定时器电路(或功能)。SD和HD中的定时器电路也可以通过利用SD的尖端部分执行的每个动作来复位。这种定时器电路可以基于，例如，SD的每个端部分上的开关和HD的触摸传感器。当SD不执行任何活动任务长于预定的时段时(例如，>10分钟)，SD中的定时器电路可以发送超时信号并使SD进入不活动状态。这会导致与HD的持久链接状态的终止(与HD的无线配对的结束)并且HD也进入非链接状态。
在第二种情况下，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)，并且与SD通信的HD过程或应用被移至后台。在这种情况下，如果没有活动的任务在HD上执行长于预定时段的时段(例如，>10分钟)(HD过程或应用被忽略)，则HD中的定时器电路可以发送使HD进入非链接状态的超时信号(HD仍然开启)。HD中的定时器电路还可以向SD发送超时信号，该信号可以啮合SD的断电机制并且可以使SD进入不活动状态。
在第三种情况下，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)，然后用户(从SD绘画模式)切换到手指绘画模式。在这种情况下，用户可以在HD表面上的配对点上按下手指或SD尖端部分。如在图5中所描述的，当HD和SD已经处于持久链接状态时配对点的按压可以断开两个设备(或者终止SD与HD的持久链接状态)。这可以使HD进入探寻状态(其中HD可以搜索与其配对的新无线设备)并且还可以调用SD的断电机制并使SD进入不活动状态。
图9是示出用于使触控笔设备在第四种情况和第五种情况期间进入不活动状态的方法的流程图。在第四种情况下，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)，然后用户可以将HD和SD移出彼此的范围。在这种情况下，HD和SD被移出它们各自的RF收发器每一个的范围，使得无线数据在SD与HD之间既不能被发送也不能被接收。在这种情况下，SD与HD之间的持久链接被终止并且SD和HD每个可以进入，例如，分离状态。如果SD与HD之间的链接基于包括在每个设备中的定时电路的输出而保持终止长于预定的值(例如，>10分钟)，则使HD进入非链接状态(但不断电)并且使SD进入不活动状态。
在第五种情况下，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)，然后HD被用户关机或断电。在这种情况下，SD与HD之间的持久链接被终止并且HD关机或断电。这个事件还可以调用SD的断电机制并且使SD进入不活动状态。
图10是示出当主机设备离开触控笔设备的范围和返回该范围时用于触控笔设备与主机设备的解除配对和配对的方法的流程图。最初，HD最初处于与SD的持久链接状态(SD也处于链接状态)。用户首先从SD移开HD，使得HD和SD移出它们各自的RF收发器每一个的范围。在这种情况下，数据不能在SD与HD之间无线地被交换。SD与HD之间的持久链接被终止并且SD和HD每个都可以进入，例如，分离状态。然后，在会引起无线配对的永久终止的预定时限到期之前(例如，t<10分钟)用户将HD带回到SD的附近。在这种情况下，HD与SD之间的无线链路可以重新建立并且HD可以返回到与SD的持久链接状态(SD也返回到链接状态)。
图11是示出用于在第一种情况和第二种情况期间触控笔设备的偶然开启的方法的流程图。在第一种情况下，SD尖端部分被偶然地贴着HD表面按压预定的短时段(例如，<1秒)。在这种情况下，最初HD处于非链接状态并且SD处于不活动状态。由于用户偶然地在HD表面上(不在配对点上)按压SD的一个端部分的尖端，因此贴着HD被按压的SD的该端部分上的开关被激活并且可以发送使SD进入活动状态的信号。因为SD尖端部分并没有贴着HD表面的配对点按压，所以HD保持未链接状态。用户可以在短尖端按压(例如，<1秒)之后从HD表面释放SD尖端部分，并且SD可以检测尖端部分的释放。此外，因为SD未从HD接收到信号，所以没有尖端-释放信号被发送到HD并且因此没有临时或持久链路可以在HD与SD之间形成(即，没有无线配对)，并且SD返回不活动状态。
在第二种情况下，SD尖端部分被偶然地贴着HD表面按压预定的长时段(例如，在1秒和10秒之间)。在这种情况下，最初HD处于非链接状态并且SD处于不活动状态。由于用户偶然在HD表面上(不在配对点上)按压SD的一端的尖端部分，因此贴着HD被按压的SD的该端部分上的开关被激活并且可以发送使SD进入活动状态的信号。因为SD并没有贴着HD表面的配对点按压，所以HD保持未链接状态。在这种情况下，因为SD尖端部分在HD表面上被按压预定的长时段(例如，在1秒和10秒之间)，所以SD可以进入广告状态并且可以生成并发送信号(例如，如在图2中所描述的广告信号)，该信号向SD中RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD的存在。但是，HD仍处于非链接状态并且因此没有临时或永久链接可以在HD与SD之间形成(即，没有无线配对)。用户可以从HD的表面释放SD尖端部分并且SD可以检测SD尖端部分的释放。这可以停用SD尖端部分上的开关并且可以使SD进入不活动状态。
图12是示出用于在第三种情况期间触控笔设备的偶然开启的方法的流程图。在第三种情况下，SD尖端部分被偶然在HD表面上(不在HD的配对点上)按压并放在HD表面上(例如，>10秒)。在这种情况下，最初HD处于非链接状态并且SD处于不活动状态。由于用户偶然在HD表面上(不在HD的配对点上)按压SD的一端的尖端部分，因此贴着HD表面被按压的SD的该端部分上的开关被激活并且可以发送使SD进入活动状态的信号。因为SD尖端部分并没有贴着HD表面的配对点按压，所以HD保持非链接状态。因为SD尖端部分放在HD表面上(即，贴着HD表面被按压大于10秒的时段)，所以SD可以进入广告状态并且可以生成并发送信号(例如，如图2中所描述的广告信号)，该信号向在SD中的RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD的存在。但是，HD仍处于非链接状态并且因此没有临时或永久链接可以在HD与SD之间形成(即，没有无线配对)。此外，SD中的定时器电路可以检测到SD尖端部分在HD表面上被按压或放在其上长于预定的时段(例如，>10秒)并且可以生成将SD返回不活动状态的超时信号。
图13是根据实施例、示出关于触控笔设备切换主机设备的方法的流程图，其中两个主机设备都在触控笔设备的范围内。最初，第一主机设备(HD-A)处于，例如，与SD的持久无线链接状态的空闲模式(SD的状态也处于链接状态)。在这种状态下，HD-A和SD处于无线配对模式。然后，用户在第二主机设备(HD-B)的配对点上按压SD的尖端部分。因为HD-A和HD-B都在SD的范围内并且SD已经与HD-A处于链接状态，所以SD尖端部分在HD-B的配对点上的按压的检测会导致SD生成和并向HD-A和HD-B都发送信号(例如，尖端-按压信号)，该信号通知HD-A和HD-B关于SD尖端部分的按压(或激活)。HD-A可以从SD接收尖端-按压信号并进入，例如，与SD的持久链接状态的尖端-按压模式。同时，HD-B也可以独立地检测SD尖端在HD-B的配对点上的按压并且可以进入，例如，探寻状态。在探寻状态下，HD-B可以发送检测范围内的所有无线设备的信号。但是，HD-A中的触摸传感器没有检测到SD尖端在HD-A表面上的按压或接触。如果SD尖端贴着HD-B的配对点按压预定的长时段(例如，在1秒和10秒之间)并且不在HD-A表面上按压，则HD-A可以进入，例如，摇摆状态并且向SD发送信号(例如，试验分离信号)，以启动与SD的持久链接状态的终止。从HD-A对试验分离信号的接收可以使SD进入摇摆状态。
但是，SD还从HD-B接收信号并且因此可以进入与HD-B的临时链接状态。在与HD-B建立临时链接状态后，SD可以退出摇摆状态并向HD-A发送信号(例如，改变-链路信号)，该信号通知HD-A关于SD与HD-B之间建立的新临时链接状态。HD-A可以从SD接收改变-链路信号并且可以进入，例如，和解状态。如果SD尖端部分不与HD-A的表面接触长于预定的时段(例如，>10秒)，则HD-A中的定时器电路可以发送终止HD-A与SD之间的持久链路的信号(即，和解超时信号)并且SD和HD-A可以进入非链接状态。一旦临时链接状态在SD与HD-B之间建立，SD就可以发送信号，该信号可以提醒用户临时链接状态在HD-B与SD之间的建立。然后，用户可以从HD-B表面上的配对点释放SD尖端部分。HD-B可以独立地检测SD尖端部分从配对点的释放(例如，经由来自HD-B中的触摸传感器的信号)并且可以等待从SD接收信号(例如，通知信号)。SD可以检测SD尖端从HD-B配对点的释放并且可以向HD-B发送信号(例如，通知信号)，以向HD-B通知SD的尖端部分的释放。HD-B可以从SD接收该通知信号并且可以处理与(表示SD尖端部分从HD-B配对点的释放的)两个信号关联的定时信息以确定它们的时间重合。如果这两个信号在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在HD-B与SD之间建立。
图14是根据实施例、示出关于触控笔设备切换主机设备的方法的流程图，其中第一主机设备被移出或带出触控笔设备的范围并且第二主机设备在触控笔设备的范围内。切换主机设备可以包括当第一主机设备(HD-A)被用户移出或带出SD的范围并且带到第二主机设备(HD-B)的附近(在其范围内)时的情况。在这种情况下，HD-A与SD之间的任何无线配对(例如，临时的和/或持久的链路)都将终止，使得HD-A和SD处于分离状态(该状态可以启动HD-A与SD之间无线配对终止的过程)；HD-B也处于非链接状态。然后，用户在HD-B的配对点上按压SD的尖端部分。SD尖端部分在HD-B的表面上的按压的检测可以使SD进入，例如，终止状态，其中SD永久地终止与HD-A的无线配对。
同时，HD-B也可以独立地检测SD尖端部分在HD-B配对点上的按压并且可以进入，例如，探寻状态。在探寻状态下，HD-B可以发送检测范围内的所有无线设备的信号。如果SD尖端部分贴着HD-B的配对点按压预定的长时段(其中长时段可以被定义为，例如，1秒和10秒之间的任何值)，则SD检测尖端按压事件并进入广告状态，其中SD可以发送信号(例如，如在图2中所描述的广告信号)，该信号向在SD中的RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD的存在。HD-B可以与SD建立临时链接并且SD可以进入链接状态。如上所述，一旦临时链接状态在SD与HD-B之间建立，SD和/或HD-B就可以发送信号，该信号可以提醒用户临时链接状态在HD-B与SD之间的建立。然后，用户可以从HD-B表面上的配对点释放SD尖端部分。HD-B可以独立地检测SD尖端部分从配对点的释放(例如，经由来自HD-B中的触摸传感器的(一个或多个)信号)并且可以等待从SD接收信号。SD可以检测SD尖端部分从HD-B配对点的释放并且可以向HD-B发送信号(例如，通知信号)，以向HD-B通知尖端释放。HD-B可以从SD接收通知信号并且可以处理与(其表示SD尖端部分从HD-B配对点的释放的)两个信号关联的定时信息，以确定它们的时间重合。如果这两个信号在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在HD-B与SD之间建立。
图15是根据实施例、示出当触控笔设备在不是主机设备的部分的表面上被按压时的设备状态的流程图。最初，HD处于，例如，与SD的持久(无线)链接状态的空闲模式(SD的状态也处于链接状态)。在这种状态下，HD和SD处于无线配对模式。用户首先在不是HD(或者，例如，可以与SD通信的任何其它合法主机设备)的一部分的表面上按压SD的尖端部分。作为响应，SD可以生成并向HD发送信号(例如，尖端-按压信号)，以通知HD关于SD尖端部分的按压(因为HD和SD处于持久链接状态)。由HD对尖端-按压信号的检测可以使HD进入，例如，与SD的持久链接状态的尖端-按压模式。在一些情况下，用户可以在第一预定时段之后从(非HD)表面释放SD尖端部分(其中第一预定时段可以被定义为，例如，小于1秒)，并且SD可以检测SD的尖端部分的释放。SD可以检测SD的尖端部分的释放(由于SD开关的停用)并且可以生成并向发HD发送信号(例如，尖端-释放信号)，以通知HD关于SD尖端部分从非HD表面的释放(因为HD和SD处于持久链接状态)。HD可以从SD接收尖端-释放信号并且可以进入，例如，与SD的持久链接状态的空闲模式。
在其它情况下，用户在非HD表面上按压SD尖端部分第二预定时段，如图15中所示(其中第二预定时段可以被定义为，例如，大于1秒)。在这种情况下，因为HD未检测到来自SD在其表面上的压力第二时段(例如，>1秒)，所以HD和可以进入，例如，摇摆状态并向SD发送信号(例如，试验分离信号)，以启动与SD的持久链接状态的终止。从HD对试验分离信号的接收可以使SD进入，例如，摇摆状态(该状态处理与HD的持久链接的终止)。然后，用户可以从非HD表面上的按压或触摸释放SD的尖端部分。由SD对SD的尖端部分的释放的检测可以使SD进入，例如，和解状态并且SD可以在一些情况下向HD发送周期性尖端-释放信号。HD可以从SD接受第一尖端-释放信号(该信号向HD通知SD已离开摇摆状态)并且也可以进入，例如，和解状态。SD尖端部分继续不与非HD表面接触并且可以向HD发送周期性尖端-释放信号。HD可以检测来自SD的周期性尖端-释放信号并且可以与SD重新建立持久链接状态。
图16是根据实施例、示出关于主机设备切换触控笔设备的方法的流程图，其中两个触控笔设备都在主机设备的范围内。最初，第一触控笔设备(SD-A)处于，例如，与HD的持久无线链接状态，SD-B处于不活动状态，并且SD-A和SD-B都在HD的范围内。然后，用户在HD的配对点上按压第二触控笔设备(SD-B)的尖端部分。SD-B尖端部分在HD的配对点上的按压的检测可以激活SD-B。此外，HD还可以独立地检测SD-B尖端部分在HD的表面上的按压并且可以进入，例如，探寻状态。在探寻状态下，HD可以发送检测范围内的所有无线设备的信号。因为SD-A没有贴着HD的配对点按压或与其接触，所以SD-A中的开关没有被激活。如果SD-A中的开关保持停用长于预定的时段(例如，在1秒和10秒之间)，则SD-A可以进入不活动状态。类似地，如果SD-B尖端部分贴着HD的配对点被按压相对长的预定时段(例如，在1秒和10秒之间)，则SD-B可以进入广告状态。在广告状态下，SD-B可以发送信号(例如，如在图2中所描述的广告信号)，该信号向在SD-B中的RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD-B的存在。SD-B可以检测从HD发送的探寻信号并且HD可以检测从SD-B发送的广告信号并且因此HD可以建立与SD-B的临时链路(SD-B可以进入链接状态)。
HD和/或SD-B可以向用户发送信号，该信号可以提醒用户临时链接状态在SD-B与HD之间的建立。用户可以从HD上的配对点释放SD-B尖端部分。HD可以独立地检测SD-B尖端部分从配对点的释放(例如，经由来自HD中的触摸传感器的(一个或多个)信号)并且可以等待从SD-B接收信号(例如，通知信号)。SD-B可以检测SD-B尖端部分从HD配对点的释放并且可以向HD发送信号(例如，通知信号)，该信号向HD通知SD-B的尖端部分的释放。HD可以从SD-B接收通知信号并且可以处理与(其表示SD-B尖端部分从HD配对点的释放的)两个信号关联的定时信息，以确定它们的时间重合。如果这两个信号在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在HD与SD-B之间建立。
图17是根据实施例、示出关于主机设备切换触控笔设备的方法的流程图，其中第一触控笔设备被移出或带出主机设备的范围并且第二触控笔设备在主机设备的范围内。最初，第一触控笔设备(SD-A)处于，例如，与HD的持久无线链接状态(无线配对)，SD-B处于不活动状态，并且SD-A和SD-B都在HD的范围内。切换触控笔设备可以涉及第一触控笔设备(SD-A)被用户移出或带出HD的范围，并且第二触控笔设备(SD-B)被用户带到HD的附近。在这种情况下，SD-A与HD之间的持久链接状态(任何无线配对)将终止并且SD-A和HD可以进入，例如，分离状态(该状态可以启动并执行SD-A与HD之间无线配对终止的过程)。然后，用户在HD的配对点上按压第二触控笔设备(SD-B)的端部分的尖端。SD-B尖端部分在HD的配对点上的按压的检测可以激活SD-B。此外，HD还可以独立地检测SD尖端部分在HD的表面上的按压或接触并且可以进入，例如，探寻状态。在探寻状态下，HD可以发送检测范围内的所有无线设备的信号。
如果SD-B尖端部分贴着HD的配对点被按压或接触相对预定长的时段(例如，在1秒和10秒之间)，则SD-B可以进入广告状态。在广告状态下，SD-B可以发送信号(例如，如图2中所描述的广告信号)，该信号向在SD-B中的RF收发器的范围内的所有无线设备广告该SD-B的存在。SD-B可以检测从HD发送的探寻信号并且HD可以检测从SD-B发送的广告信号，并且因此HD可以建立与SD-B的临时链路(SD-B进入链接状态)。因为SD-A在HD的范围之外并且不贴着HD的配对点按压或与其接触，所以SD-A中的开关未被激活。如果SD-A中的开关保持停用长于预定的时段(例如，>10分钟)，则SD-A中的定时电路可以发送永久终止与HD的持久链路的信号并且使SD–A进入不活动状态。
在SD-B与HD之间的临时链路建立后，HD和/或SD-B可以向用户发送信号，该信号可以提醒用户临时链路的建立。用户可以从HD上的配对点释放SD-B的尖端部分。HD可以独立地检测SD-B尖端部分从配对点的释放(例如，经由来自HD中的触摸传感器的信号)并且可以等待从SD-B接收信号(例如，通知信号)。SD-B可以检测SD-B尖端部分从HD配对点的释放并且可以向HD发送信号(例如，通知信号)，该信号向HD通知SD-B的尖端部分的释放。HD可以从SD-B接收通知信号并且可以处理与(其表示SD-B尖端从HD配对点的释放的)两个信号关联的定时信息，以确定它们的时间重合。如果这两个信号在时间上充分重合(例如，在50毫秒的窗口内发生)，则持久无线链路(或连接)可以在HD与SD-B之间建立。
图18是根据实施例、示出用于主机设备与不正确触控笔设备的偶然连接的方法的流程图。在这种场景下，最初，HD处于非链接状态(不与任何SD配对)，目标(或正确)触控笔设备(SD-A)处于不活动状态(不与任何HD配对)，错误的(或无意的)触控笔设备(SD-B)处于广告状态(例如，因为SD-B已经贴着任何其它设备的表面被按压)，并且SD-A和SD-B都在HD的范围内。用户可以在HD的配对点上按压正确触控笔设备(SD-A)的尖端部分。SD尖端部分在HD上配对点的按压的检测可以激活SD-A。此外，HD还可以独立地检测SD-A尖端部分在HD的表面上的按压并且可以进入，例如，探寻状态。在探寻状态下，HD可以发送检测范围内的所有无线设备的信号。在处于探寻状态的时候，HD可以接收从错误SD发送的广告信号(因为SD-B已经处于广告状态)。这会建立与SD-B的临时链路(SD-B现在处于链接状态)。如果SD-A尖端部分贴着HD的配对点按压相对长的预定时段(例如，在1秒和10秒之间)，则SD-A也可以进入广告状态。在建立与SD-B的临时链接状态后，HD可以向用户发送信号，该信号提醒用户临时链路的建立。用户可以从HD的配对点释放SD-A尖端部分。HD可以独立地检测SD-A尖端部分从配对点的释放(例如，经由来自HD的触摸传感器的(一个或多个)信号)并且可以等待从SD-A或SD-B接收信号(例如，通知信号)。
SD-A可以检测SD-A尖端部分从HD配对点的释放。因为SD-A与HD不处于临时链接状态，所以SD-A不向HD发送信号(例如，通知信号)，该信号向HD通知SD-A尖端部分从HD上配对点的释放并且返回不活动状态(在SD-A尖端释放之后)。HD不从SD-A或SD-B接收通知信号(SD-B不向HD发送通知信号，因为SD-B尖端部分未从HD上的配对点释放)。如果HD未在SD-A尖端部分的释放检测的预定时间窗口内接收到通知信号，则定时器电路发送信号，使得HD进入非链接状态。当处于非链接状态时，HD不与SD-A或SD-B通信并且因此SD-B中的断电电路被啮合并且SD-B进入不活动状态。随后，用户可以启动并建立HD与SD-A之间的无线配对会话，如图6中所示。
本文所描述的一些实施例涉及具有非临时性计算机可读介质(也可以被称为非临时性处理器可读介质)的计算机存储产品，在计算机可读介质上具有用于执行各种计算机实现的操作的指令或计算机代码。计算机可读介质(或处理器可读介质)是在其本身不包括临时传播信号(例如，在诸如空间或电缆的传输介质上携带信息的传播电磁波)的意义上是非临时性的。介质和计算机代码(也可以被称为代码)可以是为特定的一个或多个目的设计和构造的那些代码。非临时性计算机可读介质的例子包括，但不限于：磁存储介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学存储介质，诸如光盘/数字视频光盘(CD/DVD)、光盘-只读存储器(CD-ROM)和全息设备；磁-光存储介质，诸如光盘；载波信号处理模块；以及专门配置为存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)设备。本文所描述的其它实施例涉及计算机程序产品，其可以包括，例如，本文所讨论的指令和/或计算机代码。
计算机代码的例子包括，但不限于，微代码或微指令、诸如由编译器产生的机器指令、用来产生web服务的代码，以及包含由计算机利用解释器执行的更高级指令的文件。例如，实施例可以利用命令式编程语言(例如，C、Fortran，等等)、功能性编程语言(Haskell、Erlang，等等)、逻辑编程语言(例如，Prolog)、面向对象的编程语言(例如，Java、C++，等等)或其它合适的编程语言和/或开发工具来实现。计算机代码的附加例子包括，但不限于，控制信号、加密代码和压缩代码。
虽然各种实施例已在上面进行了描述，但是应当理解，它们仅仅是作为例子给出的，而不是限制。当所述方法指示某些事件按某个次序发生时，某些事件的次序可以被修改。此外，在可能的时候，某些事件可以在并行过程中被并发地执行，以及如上所述顺序地执行。
Claims (15)
1.一种用于认证无线连接的装置，包括：
第一设备，包括：
传感器，测量与第一设备有关的第一用户动作，该第一用户动作在第一时间具有第一特性，其中该第一特性是第一设备的运动参数；
触摸屏设备；
无线接收器，从第二设备接收信号，该信号包括关于与第二设备有关的第二用户动作的信息，第二用户动作在第二时间具有第二特性，其中第二用户动作包括第二设备的运动，并且第二特性包括第二设备的运动特性，并且其中第一时间和第二时间之差在0秒和30秒之间；及
处理器，可操作地耦合到传感器和无线接收器，该处理器：
设置触摸屏设备上显示的配对点的位置、尺寸、或颜色中的至少一个；
在第一设备和第二设备之间建立未认证无线连接；及
在发生以下时认证第一设备和第二设备之间的无线连接：
与第一特性相关的第一时间和与第二特性相关的第二时间之差低于最大值，并且
由无线接收器接收到的信号包括指示与第二设备有关的第二用户动作的第二特性对应于预期特性的信息；以及
第二设备，其中该第二设备包括触控笔设备，第二用户动作包括触控笔设备的尖端中的传感器对于该触控笔设备的尖端与配对点接触的检测，并且第一用户动作包括由触摸屏设备对于触控笔设备的尖端触摸配对点的检测。
2.如权利要求1所述的装置，其中无线连接使用Bluetooth协议、IEEE 802.11 Wi-Fi协议或者近场通信(NFC)协议当中任何一种。
3.如权利要求1所述的装置，其中传感器包括加速度计。
4.如权利要求1所述的装置，其中第一设备是选自包括平板计算机、手机、膝上型电脑和智能电话的组的电子设备。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述触控笔设备包括：
处理器；
与处理器通信的触控笔设备的尖端中的传感器，用以测量第二用户动作；
可操作地耦合到处理器的无线发送器，该无线发送器向第一设备发送所述信号；以及
可操作地耦合到处理器的另一无线接收器，用以从第一设备接收认证确认以在第一设备和第二设备之间建立经认证的无线连接，其中认证确认是基于：
第一设备对于与第二用户动作相关的第二特性对应于预期特性的确定，及
对于第二用户动作在第二时间的执行是在第一用户动作的执行的预定时段内的确定。
6.如权利要求5所述的装置，其中无线连接使用Bluetooth协议、IEEE 802.11 Wi-Fi协议或者近场通信(NFC)协议当中任何一种。
7.如权利要求5所述的装置，其中第一用户动作包括第二设备对第一设备的物理接触。
8.如权利要求5所述的装置，其中传感器包括电容式触摸传感器。
9.如权利要求5所述的装置，其中第一设备是选自包括平板计算机、手机、膝上型电脑和智能电话的组的电子设备。
10.如权利要求5所述的装置，其中第二用户动作还包括第二设备的运动，并且第二特性包括第二设备的运动特性。
11.如权利要求5所述的装置，其中第二设备包括加速度计和陀螺仪传感器中的至少一个。
12.如权利要求1所述的装置，其中传感器包括电容式触摸传感器。
13.如权利要求1所述的装置，其中单个用户动作被第一设备解释为第一动作，并且被第二设备解释为第二动作。
14.一种用于认证无线连接的装置，包括：
第一设备，包括：
传感器，测量与第一设备有关的第一用户动作，该第一用户动作在第一时间具有第一特性，其中该第一特性是第一设备的运动参数；
触摸屏设备；
无线接收器，从第二设备接收信号，该信号包括关于与第二设备有关的第二用户动作的信息，第二用户动作在第二时间具有第二特性，其中所述第二特性包括第二设备的运动特性；及
处理器，可操作地耦合到传感器和无线接收器，该处理器：
设置触摸屏设备上显示的配对点的位置、尺寸、或颜色中的至少一个；
在第一设备和第二设备之间建立未认证无线连接；及在发生以下时认证第一设备和第二设备之间的无线连接：
与第一特性相关的第一时间和与第二特性相关的第二时间之差低于最大值，并且
由无线接收器接收到的信号包括指示与第二设备有关的第二用户动作的第二特性对应于预期特性的信息；以及
第二设备，其中该第二设备包括触控笔设备，第二用户动作包括触控笔设备的尖端中的传感器对于该触控笔设备的尖端与配对点接触的检测，并且第一用户动作包括：
由触摸屏设备对于触控笔设备的尖端触摸配对点的检测；以及
第一设备的运动。
15.一种用于认证无线连接的装置，包括：
第一设备，包括：
传感器，测量与第一设备有关的第一用户动作，该第一用户动作在第一时间具有第一特性，其中该第一特性是第一设备的运动参数；
触摸屏设备；
无线接收器，从第二设备接收信号，该信号包括关于与第二设备有关的第二用户动作的信息，第二用户动作在第二时间具有第二特性，其中所述第二特性包括第二设备的运动特性；及
处理器，可操作地耦合到传感器和无线接收器，该处理器：
设置触摸屏设备上显示的配对点的位置、尺寸、或颜色中的至少一个；
在第一设备和第二设备之间建立未认证无线连接；及
在发生以下时认证第一设备和第二设备之间的无线连接：
与第一特性相关的第一时间和与第二特性相关的第二时间之差低于最大值，并且
由无线接收器接收到的信号包括指示与第二设备有关的第二用户动作的第二特性对应于预期特性的信息；以及
第二设备，其中该第二设备包括触控笔设备，第二用户动作包括触控笔设备的尖端中的传感器对于该触控笔设备的尖端与配对点接触的检测，并且第一用户动作包括由触摸屏设备对于触控笔设备的尖端触摸配对点的检测。
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