觸摸控制器架構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明整體設及觸摸控制器，并且更具體地設及可根據(jù)掃描計劃來進行配置的觸 摸控制器架構。
【背景技術】
[0002] 許多類型的輸入設備當前可用于在計算系統(tǒng)中執(zhí)行操作，諸如按鈕或按鍵、鼠標、 軌跡球、操縱桿、觸摸面板、觸摸屏等等。觸敏設備尤其是觸摸屏因其在操作方面的簡便性 和靈活性W及其可承受的價格而相當受歡迎。觸敏設備可包括觸摸面板和顯示設備諸如液 晶顯示器化CD)，該觸摸面板可W是具有觸敏表面的透明面板，該顯示設備可部分地或完全 地定位在面板的后面，使得觸敏表面可覆蓋顯示設備的可視區(qū)域的至少一部分。觸敏設備 可允許用戶通過使用手指、觸筆或其他物體在由顯示設備所顯示的用戶界面化I)常常指示 的位置處觸摸或懸停于觸摸面板上來執(zhí)行各種功能。一般來講，觸敏設備可識別觸摸事件 或懸停事件和該事件在觸摸面板上的位置，并且計算系統(tǒng)然后可根據(jù)事件發(fā)生時出現(xiàn)的顯 示內(nèi)容來解釋事件，并且然后可基于事件來執(zhí)行一個或多個動作。
[0003] 正在開發(fā)觸敏設備W識別越來越多類型的觸摸事件和懸停事件。需要開發(fā)出設備 電路來W及時準確的方式執(zhí)行越來越多的事件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明設及一種觸摸控制器，該觸摸控制器能夠根據(jù)掃描計劃來配置觸摸電路， 該掃描計劃可定義在觸摸面板上要執(zhí)行的掃描事件序列。觸摸控制器可包括用于生成激勵 信號W驅動面板的可配置傳輸部分、用于接收并處理來自面板的觸摸信號的可配置接收部 分，W及用于存儲觸摸信號的可配置存儲器。觸摸控制器還可包括用于根據(jù)掃描計劃來配 置傳輸部分、接收部分和存儲器的可編程掃描引擎。觸摸控制器可有利地提供更穩(wěn)健靈活 的觸摸電路W處理面板處的各種類型的觸摸事件。本發(fā)明還設及主動式觸筆，該主動式觸 筆可在面板處生成可在掃描事件期間由觸摸控制器檢測到的激勵信號。
【附圖說明】
[0005] 圖1示出了根據(jù)本公開的實例的用于實現(xiàn)能夠檢測由對象諸如手指或觸筆造成的 觸摸事件和懸停事件的示例性觸摸控制器的示例性計算系統(tǒng)。
[0006] 圖2示出了根據(jù)本公開的實例的示例性觸筆W及觸筆和計算系統(tǒng)之間的示例性通 信。
[0007] 圖3示出了根據(jù)本公開的實例的可控制觸摸傳感器面板上的各種掃描操作的示例 性觸摸控制器。
[000引圖4A示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行互電容行 到列掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[0009]圖4B示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與圖3的觸摸控制器工作W執(zhí)行互電容列到 行掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[0010] 圖5A和5B示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行互電 容行到行掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[0011] 圖6A和6B示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行互電 容列到列掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[0012] 圖7A和7B示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行自電 容行掃描和自電容列掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[0013] 圖8示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行觸筆掃描的 示例性觸摸傳感器面板。
[0014] 圖9示出了根據(jù)本公開的實例的能夠與示例性觸摸控制器工作W執(zhí)行觸筆光譜分 析掃描或觸摸光譜分析掃描的示例性觸摸傳感器面板。
[001引圖10示出了根據(jù)本公開的實例的示例性觸摸控制器的示例性傳輸部分，其中傳輸 部分可生成激勵信號VstimW驅動觸摸面板的行跡線或列跡線。
[0016] 圖11示出了根據(jù)本公開的實例的示例性觸摸控制器的示例性接收部分，其中接收 部分可接收并處理來自觸摸傳感器面板的觸摸信號。
[0017] 圖12示出了根據(jù)本公開的實例的觸摸控制器的示例性掃描架構，其中各種掃描事 件可在觸摸控制器的指導下在觸摸傳感器面板處執(zhí)行。
[0018] 圖13示出了根據(jù)本公開的實例的示例性觸摸信號和觸摸信號解調(diào)窗口之間的對 應關系。
[0019] 圖14示出了根據(jù)本公開的實例的圖12中執(zhí)行的示例性掃描計劃。
[0020] 圖15示出了根據(jù)本公開的實例的用于配置傳輸部分、接收部分的部件和掃描引擎 處的RAM的示例性方法。
[0021] 圖16示出了根據(jù)本公開的實例的用于處理觸筆光譜掃描事件的示例性方法。
[0022] 圖17示出了根據(jù)本公開的實例的可對應于圖12中的掃描事件的示例性RAM配置。
[0023] 圖18示出了根據(jù)本公開的實例的觸摸控制器的用于配置主從電路的示例性掃描 架構，該主從電路可包括用于主觸摸電路的觸摸電路和用于從觸摸電路的觸摸電路。
[0024] 圖19示出了根據(jù)本公開的實例的在圖18中執(zhí)行的示例性掃描計劃。
[0025] 圖20示出了根據(jù)本公開的實例的可對應于圖18中的掃描事件的示例性RAM配置。
[0026] 圖21A-21D示出了其中可實現(xiàn)根據(jù)本公開的實例的觸摸控制器的示例性系統(tǒng)。
[0027] 圖22A和22B示出了根據(jù)本公開的實例的傳輸信道/接收信道和行跡線/列跡線之 間的示例性禪接。
【具體實施方式】
[0028] 在W下對本公開和實例的描述中將引用附圖，在附圖中W舉例的方式示出了可實 施的具體實例。應當理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可實施其它實例并且可進行結 構性改變。
[0029] 本發(fā)明設及可根據(jù)掃描計劃來配置觸摸電路的觸摸控制器，該掃描計劃可定義在 觸摸面板上要執(zhí)行的掃描事件序列。觸摸控制器可包括用于生成激勵信號W驅動面板的可 配置傳輸部分、用于接收并處理來自面板的觸摸信號的可配置接收部分，W及用于存儲觸 摸信號的可配置存儲器。觸摸控制器還可包括用于根據(jù)掃描計劃來配置傳輸部分、接收部 分和存儲器的可編程掃描引擎。觸摸控制器可有利地提供更穩(wěn)健且更靈活的觸摸電路W處 理面板處的各種類型的觸摸事件。本發(fā)明還設及主動式觸筆，其能夠在面板處生成可在各 種掃描事件期間由觸摸控制器檢測到的激勵信號。
[0030] 圖1示出了根據(jù)本公開的實例的用于實現(xiàn)可檢測由對象諸如手指104或來自觸筆 106的信號造成的觸摸事件和懸停事件的觸摸控制器102的示例性計算系統(tǒng)100。計算系統(tǒng) 100可包括用于檢測觸敏設備處的觸摸事件或懸停事件的觸摸傳感器面板114,觸敏設備諸 如移動電話、平板電腦、觸摸板、便攜式計算機或臺式計算機、便攜式媒體播放器、可穿戴設 備等。觸摸傳感器面板114可包括可由通過絕緣材料分隔開的兩層電極結構形成的一系列 觸摸節(jié)點144,但在其他實例中，電極可在同一層上形成。例如，可在通過絕緣材料分隔開的 行電極和列電極之間的交叉點處形成觸摸節(jié)點144。行電極可形成驅動線142并且列電極可 形成感測線140,但應當理解，行/驅動線和列/感測線關聯(lián)可僅為示例性的。感測線140可W 多種方式與驅動線142相交。例如，感測線140可垂直于驅動線142,并且可形成具有X坐標和 y坐標的觸摸節(jié)點144。然而，也可使用其他坐標系，并且可不同地定義觸摸節(jié)點144的坐標。 雖然圖1示出四條驅動線142和五條感測線140,但應當理解，觸摸傳感器面板114可包括任 意數(shù)量的驅動線142和任意數(shù)量的感測線140，W形成觸摸節(jié)點144的所需數(shù)量和圖案。
[0031] 另外，應當理解，雖然上述傳感器包括行跡線和列跡線的圖案，但在其他實例中， 傳感器可由電極的任何合適的一維圖案、二維圖案或Ξ維圖案形成。例如，在一些一維布置 中，所有電極可為行電極或所有電極可為列電極。一維布置可用于自電容掃描、行到行互電 容掃描和列到列互電容掃描、觸筆掃描和光譜分析掃描。二維布置例如可包括形成上述觸 摸節(jié)點或像素化電極（即，導電材料的矩陣）的一系列行電極和列電極。Ξ維布置例如可包 括二維布置(例如，X-Y平面、X-Z平面和Y-Z平面中的傳感器)的組合。
[0032] 當W交流(AC)信號來激勵給定驅動線時，驅動線142和本地系統(tǒng)接地之間的電容 W及感測線140和本地系統(tǒng)接地之間的電容可表現(xiàn)為寄生電容Cstray，并且觸摸節(jié)點144處 的電容可表現(xiàn)為互電容Csig。在互電容掃描期間，例如，手指104或其他對象存在于觸摸傳 感器面板114附近或存在于其上可通過測量所觸摸的節(jié)點處出現(xiàn)的信號的變化（其可為 Csig的函數(shù))來進行檢測。下文中更為詳細地描述各種觸摸檢測掃描和觸筆檢測掃描。
[0033] 計算系統(tǒng)100可包括一個或多個處理器，該一個或多個處理器可根據(jù)本公開的實 例來執(zhí)行用于實現(xiàn)觸摸控制器102的至少一部分的軟件或固件。觸摸控制器102還可包括外 圍設備(未示出），諸如隨機存取存儲器(RAM)或其他類型的存儲器或存儲裝置、監(jiān)視計時器 等等。另外，觸摸控制器102可包括驅動控制器146和感測電路150。在一個實例中，驅動控制 器146可禪接至每條驅動線142,并且驅動控制器146可向驅動線142提供激勵信號(例如，電 壓）。感測電路150可禪接至每條感測線140,并且感測電路150可檢測觸摸節(jié)點144處的電容 的變化。在互電容掃描期間，例如可將激勵信號施加于一條或多條驅動線142,并且由于一 條或多條驅動線142和感測線140之間的電容禪合，電荷可在每個觸摸節(jié)點144處禪接到感 測線140上。感測電路150繼而檢測每個觸摸節(jié)點144處的電容的變化。在一些實例中，驅動 線142能夠可切換地被配置為作為感測線140來工作，從而感測電路150和復用器154可禪接 至類似于圖1所示的感測線140的驅動線142。
[0034] 感測電路150可包括可向觸摸處理器148傳送感測數(shù)據(jù)的一個或多個感測信道。在 一個實例中，感測電路150可將模擬電容信號轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸至觸 摸處理器148。在其他實例中，感測電路150可將模擬電容信號傳輸至觸摸處理器148,該觸 摸處理器繼而可將數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字形式。另外，應當指出，感測電路150可包括用于每個感 測線142的各個信道或用于所有感測線140的單個感測信道。感測電路150可報告觸摸節(jié)點 144的位置，W及在觸摸節(jié)點144處的電容的強度(或其變化）。
[0035] 在一些實例中，觸摸控制器100可包括一個或多個復用器。例如，在各種觸摸感測 掃描期間，感測電路150還可包括被配置為執(zhí)行感測線140的時分復用的復用器。例如，感測 電路150可幾乎在同一時間沿感測線140接收來自每個觸摸節(jié)點144的信號?？蓪⑤斎胄盘?存儲在感測電路150中，并且復用器繼而可用于將信號每次一個或成組地順序釋放至觸摸 處理器148。
[0036] 在一些實例中，觸摸處理器148、驅動控制器146和感測電路150可集成到單個專用 集成電路(ASIC)中。在一些實例中，觸摸控制器102可使用主從配置來實現(xiàn)，運在下文中更 詳細描述。主從配置可包括從驅動控制器166和從感測電路160。
[0037] 除了可在觸摸感測掃描期間用于處理觸摸信號的復用器之外，計算系統(tǒng)還可包括 驅動復用器152和/或感測復用器154。運兩個輸入設備復用器152,154可根據(jù)所執(zhí)行的掃描 操作與相應的驅動線142和感測線140禪接W切換功能，運將在下文中更詳細地進行討論。 例如，驅動線142可禪接至感測電路W檢測禪接到驅動線142上的信號。運樣，驅動線142可 被配置為充當感測線140。
[0038] 觸摸控制器102還可包括光譜分析儀156W用于找到具有最小噪聲的頻率。不同光 譜掃描可用于如下文所詳述的觸摸感測頻率和觸筆掃描頻率。
[0039] 計算系統(tǒng)100還可包括主機處理器128。主機處理器128可接收來自觸摸處理器148 的輸出并基于所接收的輸出來執(zhí)行動作，該動作可包括但不限于移動一個或多個物體諸如 光標或指針、滾動或平移、調(diào)節(jié)控制設置、打開文件或文檔、查看菜單、作出選擇、執(zhí)行指令、 操作禪接到主機設備的外圍設備、應答電話呼叫、撥打電話呼叫、終止電話呼叫、改變音量 設置或音頻設置、存儲與電話通信相關的信息(諸如地址、頻繁撥打的號碼、已接來電、未接 來電）、登錄到計算機或計算機網(wǎng)絡上、允許經(jīng)授權的個體訪問計算機或計算機網(wǎng)絡的受限 區(qū)域、加載與計算機桌面的用戶優(yōu)選布置相關聯(lián)的用戶簡檔、允許訪問web內(nèi)容、啟動特定 程序、對消息加密或解密等等。主機處理器128可根據(jù)本公開的實例來執(zhí)行用于實現(xiàn)觸摸控 制器的軟件或固件。主機處理器128還可執(zhí)行可能與觸摸傳感器面板處理無關的附加功能， 并且可禪接到程序存儲裝置132和顯示設備130諸如用于向設備的用戶提供UI的LCD顯示 器。在部分或完全位于觸摸傳感器面板下方時，顯示設備130連同觸摸傳感器面板114可形 成觸摸屏。計算系統(tǒng)100可處理來自觸摸傳感器面板114的輸出，W基于所檢測的觸摸事件 或懸停事件和觸摸屏上所顯示的圖形用戶界面來執(zhí)行動作。
[0040] 計算系統(tǒng)100還可包括用于實現(xiàn)無線通信標準諸如WiFi"、bluetooth?等的無線 通信忍片170。無線通信忍片170可用于經(jīng)由無線通信信道108將信息從觸摸處理器148或主 機處理器128傳送至觸筆106或將信息從觸筆106傳送至觸摸處理器148或主機處理器128。 在其他實例中，可將無線通信功能結合到計算系統(tǒng)100的其他部件中，而非專用忍片中。
[0041] 需注意，如上所述的功能中的一種或多種功能可由存儲在存儲器中并由觸摸處理 器148執(zhí)行的、或存儲在程序存儲裝置132中并由主機處理器128執(zhí)行的固件來執(zhí)行。該固件 也可存儲和/或輸送于任何非暫態(tài)計算機可讀存儲介質內(nèi)，w供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備 諸如基于計算機的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)或從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備獲取指令并執(zhí) 行指令的其他系統(tǒng)使用或與其結合。在本文的上下文中，"非暫態(tài)計算機可讀存儲介質"可 W是可包括或存儲程序W供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置和設備使用或與其結合的任何介質（不包 括信號）。非暫態(tài)計算機可讀介質存儲裝置可包括但不限于電子、磁性、光學、電磁、紅外或 半導體系統(tǒng)、裝置或設備，便攜式計算機磁盤(磁性）、隨機存取存儲器(RAM)(磁性）、只讀存 儲器(ROM)(磁性）、可擦除可編程只讀存儲器巧PROM)(磁性）、便攜式光盤諸如〔0八0-1?^0-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或閃存存儲器諸如緊湊型閃存卡、安全數(shù)字卡、USB存儲器設備、記 憶棒等。
[0042] 該固件也可傳播于任何傳輸介質內(nèi)W供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備諸如基于計算 機的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)或可從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備獲取指令并執(zhí)行指令的其 他系統(tǒng)使用或與其結合。在本文的上下文中，"傳輸介質"可W是能夠傳輸、傳播或傳輸程序 W供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備使用或與其結合的任何介質。傳輸可讀介質可包括但不限 于電子、磁性、光學、電磁或紅外有線或無線傳播介質。
[0043] 應當理解，根據(jù)各種實例，系統(tǒng)不限于圖1的部件和配置，而可包括多種配置中的 其他部件或附加部件。另外，計算系統(tǒng)100的部件可被包括在單個設備中或可分布于多個設 備之間。
[0044] 如上所述(并且下文詳述），計算系統(tǒng)100可執(zhí)行各種觸筆掃描并與觸筆進行通信。 圖2示出了根據(jù)本公開的實例的示例性觸筆W及觸筆和示例性計算系統(tǒng)之間的示例性通 信。觸筆200可包括一個或多個電極202,該一個或多個電極例如可位于觸筆末端處。觸筆 200可W是主動式觸筆并且包括控制電路204, W在一個或多個電極202處生成一個或多個 激勵信號來激勵計算系統(tǒng)100的觸摸傳感器面板220。例如，觸筆可具有位于觸筆末端中的 兩個電極202和在頻率fi和f2下在兩個電極處生成激勵信號的控制電路204。如下文所詳述 的，觸摸傳感器面板220可接收從觸筆200禪接至觸摸傳感器面板220的行跡線和列跡線的 激勵信號，并且所接收的信號可由觸摸控制器230來處理。所接收的觸摸信號可用于確定觸 筆200在觸摸傳感器面板220上的位置。觸筆200的位置可從觸摸控制器230傳送至主機處理 器240。
[0045] 在一些實例中，控制電路204可包括一個或多個處理器。在一些實例中，本文所述 的觸筆功能中的一種或多種觸筆功能可由存儲在存儲器或程序存儲裝置中的固件來執(zhí)行 并由控制電路204來執(zhí)行。
[0046] 觸筆200還可包括用于檢測觸筆200的末端處的力的大小的力傳感器208。當觸筆 末端接觸觸摸傳感器面板220時，力傳感器208可測量觸筆末端處的力。力信息可存儲在觸 筆中和/或無線地傳輸至計算系統(tǒng)100。力信息可傳送至計算系統(tǒng)100中的主機處理器240。 力信息和對應的位置信息可由主機處理器240共同進行處理。
[0047] 觸筆200還可包括無線通信忍片206,但在一些實例中，可將無線通信功能結合到 觸筆200內(nèi)的其他模塊中。無線通信忍片206可將上述力傳感器信息從觸筆200傳輸至計算 系統(tǒng)100的無線通信忍片250(但如上所述，可將無線通信功能結合到計算系統(tǒng)100的其他部 件中）。無線通信忍片206還可接收其他信息，包括但不限于關于觸筆激勵頻率的信息、掃描 計劃信息和時鐘同步信息。在一些實例中，信息諸如關于觸筆激勵頻率和掃描事件計劃的 信息可經(jīng)由主機處理器240從觸摸控制器230傳輸至無線通信忍片250。在其他實例中，可將 信息諸如時鐘同步信息從觸摸控制器230直接傳送至無線通信忍片250。
[004引在一些實例中，觸筆200可與計算系統(tǒng)100異步地工作。在異步實例中，觸筆可連續(xù) 生成激勵信號或W不同時間間隔生成激勵信號。在其他實例中，無線通信忍片206和250可 用于使觸筆200和計算系統(tǒng)100同步。例如，觸筆200可接收來自計算系統(tǒng)100的時鐘同步信 息和掃描事件計劃，使其將僅在計算系統(tǒng)期望來自觸筆的激勵信號時生成此類激勵信號。 另外，在一些實例中，計算系統(tǒng)100和觸筆200可使它們的通信同步到規(guī)則時間間隔，使得計 算系統(tǒng)100和觸筆200兩者可節(jié)省功率。
[0049] 圖3示出了根據(jù)本公開的實例的可控制觸摸傳感器面板上的各種掃描操作的示例 性觸摸控制器。在圖3的實例中，觸摸控制器300可包括可選擇性地施加于觸摸傳感器面板 114的觸摸節(jié)點144W驅動觸摸節(jié)點來檢測例如觸摸事件或懸停事件的用于在各種頻率、相 位(例如，極性)和量值下生成激勵信號Vstim的傳輸部分320。觸摸控制器300還可包括用于 接收并處理來自觸摸傳感器面板114的觸摸信號（例如，互電容Csig)的接收部分330,該觸 摸信號指示檢測到的觸摸事件或懸停事件。觸摸控制器300還可包括用于存儲觸摸數(shù)據(jù)344 (該觸摸數(shù)據(jù)可包括