專利名稱：多重觸摸自動掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及能在非活動期間內(nèi)停用各種元件(例如，系統(tǒng)時 鐘和處理器)的電子裝置(例如，觸摸屏裝置)，尤其涉及在非活動 期間內(nèi)啟動低功率自動掃描模式的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
當前有多種類型的輸入裝置可用于執(zhí)行計算系統(tǒng)中的操作，如按 鈕或按鍵、鼠標、跟蹤球、觸摸面板、操縱桿、觸摸屏等。觸摸屏尤 其變得愈加普及，這是因為它們操作的簡易性和多樣性以及它們逐漸 下降的價格。觸摸屏可以包括觸摸面板，其可以是具有觸摸敏感表面 的透明面板。觸摸面板可以被置于顯示屏的前面，使得觸摸敏感表面 覆蓋顯示屏的可視區(qū)。觸摸屏可以允許用戶通過僅僅用手指或指示筆 觸摸顯示屏來進行選擇和移動光標。通常，觸摸屏可以辨別顯示屏上 的觸摸以及觸摸位置，并且計算系統(tǒng)可以對觸摸進行解譯，隨后根據(jù) 觸摸事件執(zhí)行動作。
許多傳統(tǒng)觸摸面板技術(shù)的一個限制在于即使在多個物體接觸 感測表面時，這些傳統(tǒng)觸摸面板技術(shù)也只能報告單點事件或單觸摸事 件。即，它們不能同時跟蹤多個接觸點。因此，即4吏兩個點被觸摸， 這些傳統(tǒng)裝置也只能識別單個位置，其通常為這兩個接觸之間的平均 值(例如，筆記本計算機上的傳統(tǒng)觸摸板提供這種功能)。這種單點 識別是這些裝置提供代表觸摸點的值的方式的函數(shù)，其一般是提供平 均電阻值或電容值。
而且，對于許多觸摸裝置，關(guān)心的是在主動掃描觸摸傳感器面 板時它們所消耗的功率量。高功率消耗問題對于手持裝置來說可能尤 其重要，這是因為主動掃描觸摸傳感器面板以及處理這些掃描會很容
13易消耗手持裝置的有限電力。如果在一個持續(xù)時間段期間在面板上沒 有觸摸活動，則這些掃描會是浪費的。
對于在非活動時間段期間內(nèi)功耗損失的可能補救方法是停止 (即，關(guān)閉)觸摸面板或觸摸面板裝置。但是，這么做會存在一些缺 點，如在將觸摸面板再次開啟時甚至消耗更多的功率(尤其是如果非 活動時間段不是持續(xù)時間段)以及用戶必須等待觸摸面板再次開啟的 不便。另外，用戶可能忘記關(guān)閉觸摸面板，從而盡管用戶當時并沒有 輸入任何觸摸數(shù)據(jù)，裝置也繼續(xù)主動地掃描觸摸面板。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開了 一種多重觸摸系統(tǒng)。多重觸摸系統(tǒng)的 一個方面涉及在 非活動時間段期間停用觸摸面板裝置的元件來節(jié)省電力?？杀煌Ｓ玫?元件包括觸摸面板處理器和系統(tǒng)時鐘。
多重觸摸系統(tǒng)的另一方面涉及具有自動掃描模式，其周期性地 針對觸摸事件掃描觸摸面板，而無需來自多重觸摸處理器的干預。如 果檢測到預定的活動，那么多重觸摸處理器可以被啟用以針對觸摸事 件主動地掃描觸摸面板。
多重觸摸系統(tǒng)的另一方面涉及在已經(jīng)經(jīng)過預定時間量之后使用 "偵聽，，模式來針對觸摸事件掃描觸摸面板。多重觸摸系統(tǒng)還可以具 有校準定時器，其在已經(jīng)經(jīng)過不同預定時間量之后自動地啟用多重觸 摸處理器和系統(tǒng)時鐘以執(zhí)行主動掃描和校準功能。
多重觸摸系統(tǒng)的再一方面涉及在自動掃描模式期間測量觸摸面 板傳感器中的寄生電容。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的使用多重觸摸面板輸入裝置 的示例性計算系統(tǒng)。
圖2A圖示了根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的示例性的電容式多重觸摸面板。圖2B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性的電容式觸摸傳感器或 像素在穩(wěn)態(tài)(無觸摸)狀態(tài)下的側(cè)視圖。
圖2C是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性的電容式觸摸傳感器或 像素在動態(tài)(觸摸)狀態(tài)下的側(cè)視圖。
圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的示例性模擬通道。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模擬通道的輸入端處的虛地電 荷放大器、以及由電容式觸摸傳感器提供并且由電荷放大器所看到的 電容的更詳細圖示。
圖3C圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有多個脈沖序列的示例 性Vstim信號，其中每個脈沖序列具有固定數(shù)量的脈沖，每個脈沖序列 具有不同的頻率Fstim。
圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自動掃描邏輯的框圖。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的由圖6中的自動掃描邏輯實 現(xiàn)的自動掃描處理。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的"偵聽模式"電力管理波形。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可以包括多重觸摸面板、顯 示裝置和其他計算系統(tǒng)^=莫塊的示例性移動電話。
圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可以包括多重觸摸面板、顯 示裝置和其他計算系統(tǒng);f莫塊的示例性數(shù)字音頻/視頻播放器。
具體實施例方式
在以下對優(yōu)選實施例的描述中參考構(gòu)成該描述一部分的附圖，其 中在附圖中以示例方式示出了其中可以實現(xiàn)本發(fā)明的特定實施例。應 當理解的是，可以使用其他實施例，并且可以進行結(jié)構(gòu)改變而不脫離 本發(fā)明的優(yōu)選實施例的范圍。
多重觸摸面板中的多個觸摸傳感器可以啟用計算系統(tǒng)以感測多 重觸摸事件(手指或其他物體幾乎同時在觸摸敏感表面上的不同位置 處的觸摸)并且執(zhí)行觸摸傳感器裝置先前不具有的附加功能。
盡管在此可能針對多重觸摸面板中的電容式觸摸傳感器描述了一些實施例，但是應當理解的是，本發(fā)明的實施例并不限于此，而是 一般適用于使用可以包括電阻式觸摸傳感器、表面聲波觸摸傳感器、 電磁觸摸傳感器、近場成像觸摸傳感器等的任何類型的多重觸摸傳感 器技術(shù)。而且，盡管在此可能針對具有行和列的觸摸傳感器正交陣列 描述了多重觸摸面板中的觸摸傳感器，但是應當理解的是，本發(fā)明的 實施例并不限于正交陣列，而可以一般地適用于以任意數(shù)量的維數(shù)和 取向布置的觸摸傳感器，包括對角線、同心圓和三維和隨機取向。
通常，多重觸摸面板可以能夠檢測同時或幾乎同時發(fā)生的多個
觸摸(觸摸事件或接觸點)，并識別和跟蹤它們的位置。申請人于2004 年5月6日提交的題為"多點觸摸屏(Multipoint Touchscreen )"、申 請?zhí)枮?0/842,862并且于2006年5月11日^>開為美國^>開申請 No.2006/0097991的共同未決美國申請中描述了多重觸摸面板的示例， 其內(nèi)容以引用方式并入于此。
圖1圖示了根據(jù)一個實施例的使用觸摸傳感器的計算系統(tǒng)100。 計算系統(tǒng)100可以對應于例如臺式計算機、膝上型計算機、平板式計算 機或手持式計算機這樣的計算裝置，包括個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù) 字音樂和/或視頻播放器和移動電話。計算系統(tǒng)100還可以對應于例如 信息自助查詢機、自動拒員機(ATM)、銷售點終端機(POS)、工 控機、游戲機、街機、販售機、航空電子客票終端、餐館預定終端、 客戶服務站、圖書館終端、學習設備等這樣的公共計算機系統(tǒng)。
計算系統(tǒng)100可以包括一個或多個多重觸摸面板處理器102和外 圍設備104，以及多重觸摸子系統(tǒng)106。這一個或多個處理器102可以是 ARM968處理器或者具有類似功能和性能的其他處理器。然而，在其 他實施例中，多重觸摸面板處理器功能可以由例如狀態(tài)機這樣的專用 邏輯來實現(xiàn)。外圍設備104可以包括、但不限于隨機存取存儲器(RAM ) 或其他類型的內(nèi)存或存儲器、看門狗定時器等。多重觸摸子系統(tǒng)106 可以包括、但不限于一個或多個模擬通道108、通道掃描邏輯110和驅(qū) 動器邏輯114。通道掃描邏輯110可以訪問RAM112，自主地從模擬通 道讀取數(shù)據(jù)并且為模擬通道提供控制。該控制可以包括將多重觸摸面板124的列復用到模擬通道108。另外，通道掃描邏輯110可以控制驅(qū)動 器邏輯和被選擇性地施加到多重觸摸面板124的行中的激勵信號。在有 些實施例中，多重觸摸子系統(tǒng)106可以集成到單個專用集成電路 (ASIC)中。
驅(qū)動器邏輯114可以提供多個多重觸摸子系統(tǒng)輸出116，并且可 以呈現(xiàn)專有的驅(qū)動高電壓驅(qū)動器的接口，其包括解碼器120和隨后的電 平轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動器級118,盡管電平轉(zhuǎn)換功能可以在解碼器功能之前被 執(zhí)行。電平轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動器118可以提供從低電壓電平(例如CMOS 電平)到較高電壓電平的電平轉(zhuǎn)換，從而為了噪聲減小的目的提供更 好的信噪(S/N)比。解碼器120可以將驅(qū)動接口信號解碼成N個輸出 中的一個，其中N是面板中的最大行數(shù)。解碼器120可用于減小在高電 壓驅(qū)動器和多重觸摸面板124之間所需的驅(qū)動線的數(shù)量。每個多重觸摸 面板行輸入122可以驅(qū)動多重觸摸面板124中的一行或多行。在有些實 施例中，驅(qū)動器118和解碼器120可以集成到單個ASIC中。然而，在其 他實施例中，驅(qū)動器118和解碼器120可以集成到驅(qū)動器邏輯114中，而 在另外實施例中，驅(qū)動器118和解碼器120可以被完全去除。
在有些實施例中，多重觸摸面板124可以包括具有多個行跡線或 驅(qū)動線以及多個列跡線或感測線的電容式感測介質(zhì)，盡管也可以使用 其他感測介質(zhì)。4亍跡線和列跡線可以由透明的導電介質(zhì)形成，如銦錫 氧化物(ITO)或銻錫氧化物(ATO)，盡管也可以使用其他透明和 非透明材料，如銅。在有些實施例中，行跡線和列跡線可以形成在介 電材料的相對兩側(cè)上，并且可以彼此垂直，盡管在其他實施例中其他 非正交取向也是可能的。例如，在極坐標系中，感測線可以是同心圓， 驅(qū)動線可以是徑向延伸的線(反之亦然)。因此，應當理解，這里所 使用的術(shù)語"行"和"列"、"第一維"和"第二維"、或者"第一 軸"和"第二軸"意在不僅包括正交柵格，而且包括具有第一維和第 二維的其他幾何結(jié)構(gòu)的相交跡線(例如，極坐標布置的同心線和徑向 線)。還應當注意，在其他實施例中，行和列可以形成在基板的一側(cè) 上，或者可以形成在由介電材料分開的兩個單獨的基板上。在有些實
17施例中，介電材料可以是透明的，如玻璃，或者可以由諸如聚酯薄膜 這樣的其他材料構(gòu)成。附加的介電覆蓋層可以置于行跡線或列跡線之 上以加固該結(jié)構(gòu)并且保護整個組件免受損壞。
在跡線的"交叉點"處，跡線基本上形成兩個電極(盡管兩個以 上的跡線也可以相交)，其中在"交叉點"處，跡線彼此在上面和在 下面經(jīng)過(但是彼此不直接電接觸)。行跡線和列跡線的每個交叉點
可以代表電容式感測節(jié)點，并且可以被看作像點(像素)126，其在多 重觸摸面板124被看作捕捉觸摸"圖像"時會尤其有用。(換言之，在 多重觸摸子系統(tǒng)106已經(jīng)確定在多重觸摸面板中的每個觸摸傳感器處 是否已經(jīng)檢測到觸摸事件之后，多重觸摸面板中發(fā)生觸摸事件處的觸 摸傳感器的圖案可以被看作觸摸"圖像"(例如觸摸面板的手指的圖 案))。行電極和列電極之間的電容在給定行被保持在DC時表現(xiàn)為所 有列上的寄生電容，并且在給定行被AC信號激勵時表現(xiàn)為互電容 Csig。通過測量Csig的變化可以檢測手指或其他物體在多重觸摸面板 上或附近的存在。多重觸摸面板124的列可以驅(qū)動多重觸摸子系統(tǒng)106 中的一個或多個^^莫擬通道108 (在此也^L稱為事件檢測和解調(diào)電路)。 在有些實施例中，每列被耦接到一個專用模擬通道108。然而，在其他 實施例中，列可以是能夠經(jīng)由模擬開關(guān)耦接到更少數(shù)量的模擬通道 108。
計算系統(tǒng)100還可以包括主機處理器128，用于接收來自多重觸摸 面板處理器102的輸出，并且執(zhí)行基于輸出的動作，其可以包括、但不 限于移動如光標或指示符這樣的對象、滾動(scrolling)或搖移 (panning)、調(diào)節(jié)控制設置、打開文件或文檔、查看菜單、進行選擇、 執(zhí)行指令、操作連接到主機設備的外圍設備、接聽電話、撥打電話、
掛斷電話、改變音量或音頻設置、存儲與電話通信有關(guān)的信息(如地 址、經(jīng)常撥打的號碼、已接電話、未接電話)、登錄到計算機或計算 機網(wǎng)絡、允許被授權(quán)者訪問計算機或計算機網(wǎng)絡的受限區(qū)域、加載與 臺式計算機的用戶優(yōu)選設置相關(guān)聯(lián)的用戶簡檔、允許訪問網(wǎng)絡內(nèi)容、 啟動特定程序、加密或解碼消息和/或類似動作。主機處理器128還可以執(zhí)行可能與多重觸摸面板處理無關(guān)的附加功能，并且可以被耦接到
程序存儲器132和顯示裝置130，如用于為裝置使用者提供用戶界面 (m)的LCD顯示器。
圖2A圖示了示例性的電容式多重觸摸面板200。圖2A顯示位于行 204和列206跡線的交叉點處的每個像素202處的寄生電容Cstray的存 在(盡管為了簡化附圖的目的，僅在圖2中圖示了一列Cstray)。注意， 盡管圖2A將行204和列206顯示為基本上垂直，但是如上所述，它們不 必如此對準。在圖2A的示例中，AC激勵Vstim 214正被施加到一行， 所有其他行連接到DC。該激勵導致電荷通過相交點處的互電容被注入 到列電極中。該電荷是Qsig-Csigx Vstm。歹'J206中的每一個都可以是 能夠選擇性地連接到一個或多個模擬通道(參見圖l中的模擬通道 108)。
圖2B是穩(wěn)態(tài)(無觸摸)狀態(tài)下示例性像素202的側(cè)視圖。在圖2B
線208的電場代表行電極和列電極之間的信號電容Csig ，并且可以停止 將電荷從被激勵行注入到列電極。由于Csig是以虛地作為參考，所以 它也構(gòu)成寄生電容。例如，列電極的總寄生電容可以是某列與所有行 電極之間的全部寄生電容Csig的總和。假定Csig例如是0.75pF并且列 電極與15個行電極相交，那么該列電極上的總寄生電容將至少是15x 0.75pF=11.25pF。然而，實際上，由于列電極對多重觸摸ASIC的跡線 寄生電容或者系統(tǒng)中的其他寄生電容，總寄生電容#^可能更大。
圖2C是動態(tài)(觸摸)狀態(tài)下的示例性像素202的側(cè)視圖。在圖2C 中，手指212已經(jīng)被置于像素202附近。手指212是信號頻率處的低阻抗 物體，并且代表經(jīng)由身體電容Cbody的CA接地返回路徑。身體具有對 地的自身固有電容Cbody,其是身體大小和外形的函數(shù)。如果手指212 阻擋行電極和列電極之間的一些電場線208(離開電介質(zhì)并且通過行電 極上的空氣的那些邊緣場)，那么那些電場線通過手指和身體中固有 的電容路徑被分流到地，并且因此，穩(wěn)態(tài)信號電容Csig被減小 Csig_sense。換言之，組合的身體和手指電容將Csig減小數(shù)量ACsig(在此也可以被稱為Csig一sense )，并且可以作為到地的分流或動態(tài)返回 路徑，從而阻擋一些電場以得到減小的凈信號電容。像素處的信號電 容變成Csig-ACsig，其中Csig代表靜態(tài)(無觸摸)分量，ACsig代表動 態(tài)(觸摸)分量。注意，由于手指、手掌或其他物體不能阻擋所有電 場，尤其是完全保留在介電材料中的那些電場，所以Csig-ACsig可能 總是非零的。另外，應該理解的是，當手指較重地或者更完全地按壓 到多重觸摸面板上時，手指會趨于變扁平，從而阻擋更多的電場，并 且因此ACsig可以是可變的且表示手指如何完全按壓在面板上(即，從 "無觸摸，，到"完全觸摸"的范圍)。
再次參考圖2a，如上所述，Vstim信號214可被施加到多重觸摸面 板200中的一行，使得在存在手指、手掌或其他物體時可以檢測信號電 容的變化。Vstim信號214可以包括特定頻率的一個或多個脈沖序列 216，其中每個脈沖序列包括多個脈沖。盡管脈沖序列216凈皮示為方波， 但是也可以采用諸如正弦波這樣的其他波形。為了噪聲減小的目的， 可以傳輸不同頻率的多個脈沖序列216，以使任何噪聲源的影響最小。 Vstim信號214主要通過信號電容Csig將電荷注入到該行中，并且可以 在所有其他行被保持在DC電平的同時被施加到多重觸摸面板200的一 行。然而，在其他實施例中，多重觸摸面板可以被分成兩個或多個部 分，其中Vstim信號214被同時施加到每個部分中的一行，并且該區(qū)域 部分中的所有其他行保持在DC電壓。
耦接到一列的每個模擬通道可以提供表示正被激勵的行與該行 所連接的一列之間的互電容的結(jié)果。具體地說，該互電容由信號電容 Csig以及由于手指、手掌或其他身體部分或物體的存在而引起的該信 號電容的任何變化Csig—sense組成。可以在一行正被激勵的同時并行 提供由模擬通道所提供的這些列值，或者可以串行地提供由模擬通道 所提供的這些列值。如果已經(jīng)獲得了所有表示列的信號電容的值，則 多重觸摸面板200中的另 一行可以被激勵，而所有其他行保持在DC電 壓，并且可以重復列信號電容測量。最終，如果Vstim已經(jīng)被施加到所 有行，并且已經(jīng)捕獲所有行中所有列的信號電容值(即，整個多重觸摸面板200已被"掃描")，那么可以為整個多重觸摸面板200獲得所 有像素值的"快照，，。該快照數(shù)據(jù)可以最初被保存在多重觸摸子系統(tǒng) 中，并且稍后被傳送出來用于由計算系統(tǒng)中的其他設備(如主機處理 器)加以解譯。隨著計算系統(tǒng)獲得、保存和解譯多個快照，有可能檢 測、跟蹤和使用多個觸摸以執(zhí)行其他功能。
圖3A圖示了示例性模擬通道或事件檢測和解調(diào)電路300。在多重 觸摸子系統(tǒng)中可以呈現(xiàn)一個或多個模擬通道300。來自多重觸摸面板的 一列或多列可以連接到每個模擬通道300。每個模擬通道300可以包括 虛地電荷放大器302、信號混合器304、偏移補償306、整流器332、減 法器334和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 308。圖3A還以虛線示出了穩(wěn)態(tài)信號電 容Csig和當存在手指、手掌或其他物體時可能出現(xiàn)的動態(tài)信號電容 Csig-ACsig，其中該穩(wěn)態(tài)信號電容可以當輸入激勵Vstim^皮施加到多 重觸摸面板的行中并且不存在手指、手掌或其他物體時由連接到模擬 通道300的多重觸摸面板列提供。
施加到多重觸摸面板中的行的Vstim可以作為方波脈沖串或者在 另外的DC信號中的其他非DC信令而被生成，盡管在有些實施例中， 表示Vstim的方波的前面和后面可以是其他非DC信號。如果Vstim被施 加到一行，并且信號電容出現(xiàn)在連接到模擬通道300的一列處，則電荷 放大器302的輸出在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下可以是具有峰峰(p-p)幅度、以Vref 為中心的脈沖序列310，該峰峰幅度是Vstim的p-p幅度的幾分之一，其 中這個幾分之一對應于電荷放大器302的增益，其等于信號電容Csig 與前置放大器反饋電容Cfb的比值。例如，如果Vstim包括18V的p-p脈 沖并且電荷放大器的增益為O.l,則電荷放大器的輸出會是1.8V的p-p 脈沖。該輸出可以在信號混合器304中與解調(diào)波形Fstim 316混合。
由于激勵信號可以是方波，所以可能有利的是使用正弦解調(diào)波 形來去除方波的諧波。為了減小在給定激勵頻率下混合器的阻帶波紋， 有利的可以是使用高斯形正弦波。解調(diào)波形可以具有與激勵Vstim相同 的頻率，并且可以根據(jù)查找表被合成，從而使得能夠生成任意形狀的 解調(diào)波形。除了高斯形正弦波之外，還可以安排其他波形來調(diào)節(jié)(tune)混合器的濾波器特性。在有些實施例中，通過在LUT 312中選擇不同 的數(shù)字波形或者使用其他數(shù)字邏輯生成不同的波形，F(xiàn)stim 316可以是 在頻率和幅度方面是可調(diào)節(jié)的。信號混合器304可以通過從輸出中減去 Fstim 316來解調(diào)電荷放大器310的輸出，以提供更好的噪聲抑制。信 號混合器304可以抑制通帶外的所有頻率，其中在一個示例中，通帶可 以是Fstim附近大約+/-30kHz。該噪聲抑制在具有許多噪聲源的噪聲環(huán) 境(如802.U、藍牙等)中可能是有益的，其中所有這些噪聲源具有 可能干擾敏感的(毫微微法拉級)模擬通道300的某個特征頻率。由于 進入到信號混合器中的信號的頻率可能具有相同頻率，所以信號混合 器可以被看作是同步整流器，使得信號混合器的輸出主要為整流后的 波形。
隨后，偏移補償306可以被施加到信號混合器輸出314，這可以 去除靜態(tài)Csig的效應，只保留ACsig的效應作為結(jié)果324?？梢允褂闷?移混合器330來實現(xiàn)偏移補償306。可以通過使用整流器332對Fstim 316進行整流并且在偏移混合器330中將整流器輸出336與來自數(shù)模轉(zhuǎn) 換器(DAC) 320的模擬電壓混合來生成偏移補償輸出322。 DAC 320 可以根據(jù)被選擇以增大模擬通道300的動態(tài)范圍的數(shù)字值來生成模擬 電壓。隨后可以使用減法器334從信號混合器輸出314中減去可以與來 自DAC 320的模擬電壓成比例的偏移補償輸出322 ，從而得到可以表示 當被激勵的行上的電容傳感器已被觸摸時發(fā)生的信號電容Acsig的變 化的減法器輸出338。減法器輸出338隨后被積分，并且隨后可以被 ADC308轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在有些實施例中，積分器和ADC功能被結(jié)合， 并且ADC308可以是集成的ADC，如sigma-delta ADC,其可以對多個 連續(xù)的數(shù)字值求和并且對其求平均以產(chǎn)生結(jié)果324。
圖3B是模擬通道的輸入端處的電荷放大器(虛地放大器)302 的更詳細示圖，以及可由多重觸摸面板(見虛線部分)提供并且由電 荷放大器看到的電容。如上所述，在多重觸摸面板上每個像素處可存 在固有的寄生電容Cstray。在虛地放大器302中，其+ (非反向)輸入 端連接到Vref,-(反向)輸入端也被驅(qū)動成Vref，并且建立DC工作
22點。因此，無論出現(xiàn)多大的Csig，-輸入端總是被驅(qū)動成Vref。由于 虛地放大器302的特性，存儲在Cstray中的任何電荷Qstray都保持恒 定，這是因為Cstray兩端的電壓被電荷放大器保持恒定。因此，無論 多大的寄生電容Cstray被添加到-輸入端，進入Cstray中的凈電荷總 為0。 因此，輸入電荷Qsig—sense-(Csig國ACsig—sense)Vstim在對應4亍 被保持為DC時為O,而在對應行被激勵時完全是Csig和Vstim的函數(shù)。 在任一情況下，因為在Csig兩端不存在電荷，所以抑制了寄生電容， 并且它基本上不出現(xiàn)在任何方程式中。因而，即使有手在多重觸摸面 板之上，盡管Cstray可能增加，但是輸出不會受到Cstray變化的影響。
虛地放大器302的增益通常很小(例如O.l)，并且等于Csig(例 如2pF)與反饋電容Cfb (例如20pF)的比值?？烧{(diào)節(jié)的反饋電容Cfb 將電荷Qsig轉(zhuǎn)換成電壓Vout。因此，虛地放大器302的輸出Vout是等 于-Csig/Cfb的比值乘以以Vref作為參考的Vstim的電壓。因此，高電 壓Vstiin脈沖在虛地放大器302的輸出端可以表現(xiàn)為具有基準特征326 所標識的幅度的小得多的脈沖。然而，當存在手指時，如基準特征328 所標識的那樣，可以減小輸出的幅度，因為信號電容被減小ACsig。
為了噪聲抑制目的，可能期望以多個不同頻率驅(qū)動多重觸摸面 板。因為噪聲通常存在于特定頻率(例如，大多數(shù)無線設備以特定頻 率發(fā)送脈沖串)，所以改變掃描模式可能減小系統(tǒng)對噪聲的敏感度。 因此，在有些實施例中，可以用多個脈沖序列串來激勵多重觸摸面板 的通道(例如，行)。為了頻率抑制目的，脈沖序列的頻率可以相互 個不相同。
圖3C圖示了具有多個脈沖序列330a、 330b、 330c的示例性激勵 信號Vstim，其中每一個脈沖序列具有固定數(shù)量的脈沖，但是具有不同 的頻率Fstim (例如140kHz、 200kHz和260kHz )。利用不同頻率的多 個脈沖序列，可以在每個頻率獲得不同結(jié)果。因而，如果在特定頻率 出現(xiàn)靜態(tài)干擾，則與從具有其他頻率的信號所獲得的結(jié)果相比，可能 損壞該頻率下的信號的結(jié)果?？梢韵龘p壞的結(jié)果，并且其余結(jié)果可 被用于計算最終結(jié)果，或者可選地可以使用所有結(jié)果。在一個實施例中，系統(tǒng)100包括自動掃描邏輯。自動掃描邏輯可 以存在于多重觸摸子系統(tǒng)106的通道掃描邏輯框110中，與多重觸4莫面 板106中的通道掃描邏輯110分隔開，或者完全與多重觸摸子系統(tǒng)106 分隔開。
一般來說，自動掃描邏輯可以自主地從纟莫擬通道108讀取數(shù)據(jù)， 并且提供模擬通道108的控制。這被稱為"自動掃描模式"。因此，自 動掃描模式使得系統(tǒng)100能夠在沒有來自多重觸摸處理器102的干預的 情況下以及在一個或多個系統(tǒng)時鐘被停用的同時掃描多重觸摸面板 124。這允許多重觸摸系統(tǒng)100在系統(tǒng)處于自動掃描模式期間節(jié)省電力 或釋放元件(如處理器102)來執(zhí)行其他任務。
例如，因為用戶可能不是持續(xù)不斷地將數(shù)據(jù)輸入到觸摸面板124 中，所以可能期望在系統(tǒng)100沒有感測到任何觸摸事件的情況下在已經(jīng) 經(jīng)過預定時間量之后啟動自動掃描模式。通過如此操作，系統(tǒng)100可以 在沒有數(shù)據(jù)正被輸入(因為自動掃描模式被啟用)期間能節(jié)省電力， 而一旦用戶重新開始輸入數(shù)據(jù)則又重新加電。
圖4是自動掃描模式400的一個實施例的框圖。如圖所示，自動 掃描邏輯400可以包括自動掃描控制402，其可以控制行地址和通道定 時功能。在一個實施例中，自動掃描控制402可以包括用于控制掃描多 重觸摸面板124的行地址狀態(tài)機和通道定時狀態(tài)機。如本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的那樣，自動掃描控制402的各種功能和元件可以與通道掃描 邏輯110和驅(qū)動器邏輯114共用或者重疊。
進一步參考圖4，偵聽定時器404和校準定時器406可以由振蕩器 408來計時(clock)。振蕩器可以是低頻振蕩器或高頻振蕩器，然而， 由于功率節(jié)省的原因，低頻振蕩器可能是理想的。低頻振蕩器可以駐 留在多重觸摸子系統(tǒng)106中，或者可以駐留在多重觸摸子系統(tǒng)106的外 部。
在預定時間量(被稱為"偵聽時間")之后，偵聽定時器404啟 動掃描序列。注意，自動掃描模式可以被包含到兩個單獨的系統(tǒng)狀態(tài) 實際偵聽間隔，在此期間只有低頻振蕩器和偵聽定時器是活動的；以及掃描序列，其中多重觸摸模板被主動地掃描。這兩個系統(tǒng)狀態(tài)可以 形成自動掃描模式。
在一個實施例中，高頻振蕩器421立即喚醒(wake up)。高頻 振蕩器喚醒越快，系統(tǒng)主動掃描面板的所花的時間越少。在申請人同 時提交的題為"自動頻率校準(Automatic Frequency Calibration )" 的美國申請No.ll/649，966中描述了有關(guān)高頻振蕩器的其他細節(jié)，其全 部內(nèi)容以引用方式并入于此。在一個實施例中，高頻振蕩器421是快速 啟動振蕩器，其允許在系統(tǒng)從較低電力管理狀態(tài)喚醒以掃描多重觸摸 面板之后快速鎖定。為了減小喚醒、掃描多重觸摸面板以及返回到較 低功率狀態(tài)之間的時間，可能是有利的是，振蕩信號在相對短的時間 段中變?yōu)榉€(wěn)定，以便使系統(tǒng)處于活動狀態(tài)的時間最小并且由此節(jié)省電 力。許多晶體振蕩器可能花幾毫秒來穩(wěn)定化。然而，快速啟動振蕩器 電路能在幾十微秒內(nèi)穩(wěn)定化，從而例如與由較慢穩(wěn)定晶體振蕩器驅(qū)動 的系統(tǒng)相比，使系統(tǒng)能夠更快地返回到較低電力管理狀態(tài)。
通常，可以通過首先啟用自動掃描控制402、然后使處理器進入 等待中斷狀態(tài)而啟用自動掃描處理。時鐘管理器414隨后關(guān)閉高頻振蕩 器421并且啟動偵聽定時器404,其中在偵聽超時之后，偵聽定時器使 時鐘管理器414啟用高頻振蕩器421，并且隨后發(fā)送請求到通道掃描邏 輯110以執(zhí)行掃描，但是將處理器保持為非活動。通道掃描邏輯110隨 后獲取可以通過對適當?shù)募拇嫫鬟M行編程而指定的像素位置上的多重 觸摸圖像。來自模擬通道403 (其可以是圖3A的模擬通道300)的多重 觸摸圖像結(jié)果可以在減法器417中被減去存儲在基線RAM 419中的基 線圖像。隨后，比較器410可以將相減的結(jié)果與閾值比較。如果所得的 值大于可編程的閾值，則設置中斷并且喚醒處理器。如果所得的值低 于該閾值，則系統(tǒng)保持在自動掃描模式，直到校準時間屆滿或者發(fā)生 外部中斷。
因此，自動掃描模式允許在處理器處于非活動狀態(tài)的同時從多 重觸摸面板124讀取多重觸摸數(shù)據(jù)輸入。在一個實施例中，每次偵聽定 時器啟動自動掃描序列時，偵聽定時器404被復位。偵聽時間可以處于8毫秒到2秒的范圍內(nèi)，例如50毫秒。
當自動掃描邏輯400保持在自動掃描模式中長達一持續(xù)時間量， 而在觸摸面板124上檢測到的任何觸摸事件都不超過閾值時，校準定時 器406可以喚醒處理器102，如在下文具體討論的那樣。在一個實施例 中，在預定時間量("校準時間")期滿時，校準定時器406啟動"校 準"。"校準，，可以包括喚醒高頻振蕩器以及激活系統(tǒng)時鐘和處理器 102以執(zhí)行多重觸摸面板102的掃描。校準還可以包括校準功能，諸如 解決傳感器面板124中的任何漂移。在一個實施例中，校準時間大于偵 聽時間，并且可以處于2秒到300秒的范圍內(nèi)。
進一步參考圖4，比較器410將偏移補償后的結(jié)果與如上所述的 閾值進行比較。在一個實施例中，如果超過該閾值，則已經(jīng)發(fā)生了在 面板124上檢測到的使系統(tǒng)100離開自動掃描模式而進入主動掃描模式 的一個或多個觸摸事件?？梢灾鹜ǖ馈⒅鹦械剡M行閾值與補償后的結(jié) 果的比較。在一個實施例中，閾值可以被編程到閾值寄存器中。
"或"門412可以被包括在校準定時器406的輸出路徑和比較器 410的輸出路徑之間。因此，當超過校準定時器406的校準時間或者比 較器410的閾值時，"或"門可以開始向處理器102和時鐘管理器414 發(fā)送中斷信號，以便重新啟用處理器102和時鐘。
時鐘管理器414可以控制系統(tǒng)100中的一個或多個時鐘。通常，當 在某一時刻不需要任何時鐘時，時鐘管理器414可以停用那些時鐘從而 節(jié)省電力，并且當需要任何被停用的時鐘時，時鐘管理器414可以啟用 那些時鐘。在一個實施例中，時鐘管理器414可以控制低頻振蕩器408、 高頻振蕩器(未示出)以及系統(tǒng)時鐘(未示出)計時處理器102。
電力管理定時器416可以被包括在自動掃描邏輯400中。電力管理 定時器416計數(shù)到等于偵聽時間減去延遲時間的時間。延遲時間可以是 多重觸摸系統(tǒng)100準備好執(zhí)行掃描、在執(zhí)行掃描之前使高電壓驅(qū)動器 118 "穩(wěn)定"(即，提供穩(wěn)定電壓供應)所需要的時間量。延遲時間可 以通過電力管理寄存器加以調(diào)整，并且可以對于被掃描的每個通道108 是不同的。為了防止由于環(huán)境噪聲而引起的錯誤喚醒，可以包括噪聲管理模
塊424。錯誤喚醒會使處理器退出等待中斷狀態(tài)并且主動地掃描面板。 而且，反復的錯誤觸發(fā)會使得系統(tǒng)的總功率消耗大大增加。噪聲管理 模塊424能有利地辨別超過閾值是由于例如手指觸摸面板還是由于噪 聲破壞其中一個掃描頻率。
在一個實施例中，自動掃描邏輯400可以以不止一個頻率掃描， 并且將所得的數(shù)據(jù)傳送到噪聲管理模塊424。噪聲計算模塊427可以根 據(jù)針對不同掃描頻率所獲得的結(jié)果數(shù)據(jù)的歷史來計算噪聲電平，并且 使用噪聲電平RAM425來保持噪聲電平以及相關(guān)頻率的歷史。控制和 判決邏輯428可以比較以不同頻率對于一行掃描所獲得的ADC結(jié)果。 例如，如果掃描頻率的ADC結(jié)果數(shù)據(jù)在某個窗口內(nèi)相互跟蹤，則很可 能觸摸狀態(tài)導致超過閾值作為觸摸狀態(tài)，因為觸摸會影響針對全部掃 描頻率的結(jié)果值。然而，如果特定頻率的結(jié)果數(shù)據(jù)被損壞，則個別掃 描頻率的結(jié)果數(shù)據(jù)可能不會跟蹤其他掃描頻率，從而表示過多噪聲使 得超過閾值，而不是觸摸狀態(tài)導致超過閾值。在后一種情況下，控制 和判據(jù)邏輯428可以生成釋抑信號(holdoff signal) 435以防止比較器 410產(chǎn)生處理器中斷。如果檢測到有噪聲的頻率通道，則可以從跳頻表 格426和IO模塊429中去除該頻率。跳頻表格426可以包括表示無噪聲 的(clean)頻率通道的數(shù)據(jù)，并且可以在工廠校準期間被編程。在完 成掃描時，1O模塊429可以給通道定時邏輯110發(fā)送新的一組掃描頻率 數(shù)據(jù)。頻率數(shù)據(jù)可以確定下一通道定時序列的掃描頻率。根據(jù)噪聲環(huán) 境周期性地改變掃描頻率使得自動掃描邏輯400更具魯棒性，這最終可 以有助于功率減小。
為了達到低功率狀態(tài)，每個模擬通道430中的電荷放大器(如電 荷放大器302 )可以被配置為工作在寄生電容模式下。在一個實施例中， 通道掃描邏輯110可以通過向模擬通道310發(fā)送寄生電容模式啟動信號 來啟動寄生電容模式。在申請人的題為"基于寄生電容的模擬邊界掃 描(Analog Boundary Scanning Based on Stray Capacitance)，， 的共 同未決的美國專利申請No.11/650，511中更具體地論述了啟動多重觸摸面板設備的寄生電容測量，其全部內(nèi)容以引用方式并入于此。
然而，在一個實施例中，使用寄生電容模式?jīng)]有提供在面板124 上發(fā)生觸摸事件的準確位置，因為寄生電容模式只提供在被掃描的列 之一上或附近發(fā)生了一個或多個觸摸事件的指示。另一方面，使用寄 生電容模式可以是有利的，因為只需要 一 次掃描來確定在多重觸摸面 板124上是否發(fā)生了觸摸事件；相反，使用互電容模式可能需要多次掃 描。因此，使用較少的掃描可以明顯地減小掃描面板124所消耗的功率 量。例如，在一個實施例中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用寄生電容模式的掃描使用 與由于多重觸摸系統(tǒng)中泄露電流存在所消耗的功率量大致相同的功率
在圖5的流程圖中圖示了根據(jù)一個實施例的示例性自動掃描處 理500。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，為了清楚起見，該流程圖中省略了 各種定時和存儲器存儲問題。
在方框502中，自動掃描處理500開始于主動掃描模式中的系統(tǒng) 100。在此，處理器102^皮啟用，系統(tǒng)100正主動地掃描多重觸4莫面板124。 在仍然在主動掃描;f莫式中期間，在方框504，處理500確定在預定時間 量(例如，在lms到幾分鐘的范圍中)內(nèi)在觸摸面板上是否已經(jīng)發(fā)生 了充分的觸摸事件。例如可以由處理器102執(zhí)行該判決。可替代地，單 獨的處理器或?qū)Ｓ眠壿嫞缤ǖ罀呙柽壿?10可以執(zhí)行該任務。如果發(fā) 現(xiàn)已經(jīng)存在充分的觸4莫活動，則處理500返回方?jīng)_醫(yī)502，并且系統(tǒng)IOO 保持在主動掃描模式中。另一方面，如果確定還沒有充分的觸摸活動， 則在方框506中啟用自動掃描模式。
在一個實施例中，可以通過處理器102向自動掃描控制402發(fā)送 自動掃描使能信號來啟用自動掃描模式。在另一實施例中，可以通過 使處理器102在自動掃描寄存器中設置自動掃描使能位來啟用自動掃 描模式，其中該自動掃描寄存器被自動掃描控制402監(jiān)視。如本領(lǐng)域技 術(shù)人員理解的那樣，也可以使用啟用自動掃描模式的其他變型。
當啟用自動掃描模式時，在方框508中停用處理器102 (例如將 其置于空閑模式中)，關(guān)閉系統(tǒng)時鐘(方框510)，并且關(guān)閉高頻振蕩器(方框510)。方框508、 510和512用于在不使用多重觸摸面板124 時節(jié)省電力。在圖4所示的實施例中，自動掃描邏輯400可以經(jīng)由時鐘 管理器414停用這些元件中的一個或多個。
進一步參考圖5，激活并復位(方框514)偵聽定時器404，以及 激活并復位(方框516 )校準定時器。激活和復位功能可以由自動掃描 控制402啟動。處理500隨后進行到判決方框518,以確定是否已經(jīng)接收 到中斷信號，如來自比較器410的指示已經(jīng)超過閾值的信號。如果已經(jīng) 接收到中斷信號，則打開在自動掃描模式期間被關(guān)閉的任何時鐘，并 且啟用處理器102 (方框520)。處理500隨后返回到在方框502中的主 動掃描模式。
如果沒有檢測到中斷，則處理500確定偵聽定時器604是否超過偵 聽時間(方才匡522)。如果沒有超過偵聽時間，則處理500返回到方?jīng)_匡 518。如果超過了偵聽時間，則處理500確定校準定時器406是否超過校 準時間(方框524)。如果超過校準時間，則啟用時鐘和處理器(方框 520)并且啟用主動掃描才莫式(方框502)。
如果沒有超過校準時間，則在方框526中喚醒(即，啟用)高頻 振蕩器，并且獲取多重觸摸面板124的圖像(方框528 )。在方框528 可以使用各種實現(xiàn)方式來獲取圖像，在下文將進一步具體論述。
在一個實施例中，在處理器102被停用期間進行方框528中獲取的 圖像。 一旦在方框528中已經(jīng)獲取了圖像，處理500就確定是否超過可 編程的閾值(方框530)。這可以通過將從ADC 308 (圖3A)所接收 的偏移補償后的結(jié)果324與該閾值進行比較來完成。如果超過該閾值， 則啟用時鐘和處理器102 (方框520 )并且處理500返回到主動掃描才莫式 (方框502)。如果沒有超過該閾值，則處理500返回到方框512 (關(guān)閉 高頻時鐘)。
進一步到方框528，可以使用各種實現(xiàn)方式來獲取多重觸摸圖 像。例如，可以通過測量互電容或寄生電容來獲取圖像。
當測量互電容時(其可以被稱為"互電容模式")，系統(tǒng)100檢 測多重觸摸面板的每個節(jié)點處電容的變化，如參考圖3B和圖3C所述。因此，為了使用互電容模式獲得多重觸摸面板124的圖像，通常掃描每 一行。在可替代的實施例中，只掃描挑選的行以節(jié)省能量。例如，每 隔一行進行掃描或者掃描位于多重觸摸面板124的某個區(qū)域上(如多重 觸摸面板的頂部、底部或中間區(qū)域)的行。在其他實施例中，使用互 電容模式掃描多重觸摸面板124的挑選的邊框(frame)。
可替代地，可以使用測量寄生電容(其可以被稱為"寄生電容 模式")以替代互電容模式或與互電容模式相結(jié)合。在申請人的題為 "基于寄生電容的模擬邊界掃描(Analog Boundary Scanning Based on Stray Capacitance )"的共同未決美國專利申請No.ll/650，511中更 具體地論述了測量多重觸摸面板設備中的寄生電容，其全部內(nèi)容以引 用方式并入于此。有利地是，寄生電容模式可以在一次掃描中測量多 重觸摸面板124的所有列的輸出。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自動掃描周期的電力管理波形 600。 一個完整的自動掃描周期可以例如為50ms。在偵聽模式期間， 使用極少的電力，因為只有低頻時鐘408、偵聽定時器404和校準定時 器406是活動的。在超過偵聽時間之后，執(zhí)行自動掃描，其被示為圖6 中的掃描活動時間段。在該時間期間，在沒有來自處理器102的干預的 情況下掃描多重觸摸面板124。因此，低頻時鐘404、高頻時鐘、自動 掃描控制402和執(zhí)行自動掃描所需的其他元件被加電。這導致比在偵聽 時間期間更多的功率消耗，但是少于處理器102和其他時鐘是活動的時 的功率消耗(例如，在主動掃描模式期間)。
進一步參考圖6，如果使用互電容模式，則可以掃描多重觸摸面 板124的一行或多行。在一種實現(xiàn)方式中，掃描48個行，每行掃描花費 大約0.1ms來執(zhí)行。因此，總共花費大約4.8ms來掃描每一行。如果使 用寄生電容模式，則只需要執(zhí)行一次掃描。該掃描花費大約0.1ms來執(zhí) 行。由此，使用寄生電容模式會更快(在該示例中是0.1ms相對于 4.8ms)，并且也會使用更少的功率(在該示例中是互電容模式中所使 用功率的大約2% )。
因為寄生電容模式可能不能確定多重觸摸面板124被觸摸的準確位置，所以在一個實施例中可以使用混合模式?；旌夏Ｊ娇梢园?br> 最初使用寄生電容模式來檢測多重觸摸面板124上的觸摸事件，并且如 果檢測到觸摸事件，則使用互電容模式來提供發(fā)生觸摸事件的準確位 置。
而且，在系統(tǒng)100的一個實施例中，可以要求觸摸事件以預定方 式發(fā)生，以便超過該閾值。例如，系統(tǒng)可以要求同時或幾乎同時的觸 摸事件在特定位置或以特定方式(例如，模擬轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)運動)發(fā)生。 如果沒有超過閾值，則自動掃描模式可以如處理500中所述的那樣繼續(xù) (例如，返回到方框512)。
在一個實施例中，自動掃描模式在單個頻帶掃描。這可以節(jié)省 電力?？商娲兀鐓⒖紙D3C所述，自動掃描模式可以在多個不同頻 率掃描。
在一個實施例中，自動掃描邏輯包括噪聲管理模塊。噪聲管理模 塊防止在由于存在噪聲、而不是因為沒有觸摸多重觸摸屏的用戶而導 致超過閾值電平的情況下喚醒處理器。通過保持在自動掃描模式，節(jié) 省電力。噪聲管理模塊可以針對幾個通道來調(diào)查噪聲電平。如果一個 通道具有過量的Csig讀數(shù)，則可能是該通道上的干擾。如果所有通道 的讀數(shù)都一樣，則可能是用戶觸摸面板。根據(jù)噪聲電平，噪聲管理模 塊利用無噪聲的通道上的頻率將跳頻表格提供回通道掃描邏輯。噪聲 管理模塊還包括校準引擎來重新校準內(nèi)部高頻振蕩器以防止振蕩器漂 移到噪聲通道中。
圖7圖示了示例性的移動(例如，蜂窩)電話736，其可以包括多 重觸摸面板724、顯示設備730和圖1的計算系統(tǒng)100中的其他計算系統(tǒng) 模塊。在圖7的示例中，如果一個或多個多重觸摸面板傳感器檢測到用 戶的臉頰或耳朵，則計算系統(tǒng)IOO可以確定移動電話736正被舉起到用 戶頭部，并且因此可以將多重觸4莫子系統(tǒng)106和多重觸摸面板724中的 一些或全部與顯示i殳備730—起斷電，以節(jié)省電力。
圖8圖示了示例性數(shù)字音頻/視頻播放器，其可以包括多重觸摸面 板824 、顯示設備830和圖1的計算系統(tǒng)100中的其他計算系統(tǒng)模塊。
31盡管已經(jīng)針對幾個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是存在落入本 發(fā)明的保護范圍內(nèi)的替代、置換和等同。例如，術(shù)語"計算機，，并不 必表示任何特定類型的設備，硬件和/或軟件的結(jié)合，也不應當被認為 限于多用途或單一用途的設備。另外，盡管在此已經(jīng)結(jié)合觸摸屏描述 了實施例，但是本發(fā)明的指教同樣適用于觸摸板或其他任意觸摸表面 類型的傳感器。
例如，盡管本發(fā)明的實施例在此主要被描述為與觸摸傳感器面 板一起使用，但是感測"懸停，，事件或狀態(tài)的接近傳感器面板也可以
被用來產(chǎn)生由模擬通道檢測的經(jīng)過調(diào)制的輸出信號。在申請人2007年1 月3日提交的題為"接近和多重觸摸傳感器檢測和解調(diào)(Proximity and Multi-Touch Sensor Detection and Demodulation )"的共同未決美國 專利申請No.11/649，998中描述了接近傳感器面板，其全部內(nèi)容以引用 方式并入于此。如在此所使用的，"觸摸"事件或狀態(tài)應當被解釋成 包含"懸停"事件和狀態(tài)，并且可以共同被稱為"事件，，。同樣，"觸 摸表面面板，，應當被解釋成包含"接近傳感器面板"。
而且，盡管本公開主要針對電容式感測，但是應該注意，在此 所述的特征中的一些或全部可以應用于其他感測方法。還應當注意， 存在許多替代方式來實現(xiàn)本發(fā)明的方法和設備。因此，以下所附權(quán)利 要求意在被解釋成包含落入本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的所有這樣的 替代、置換和等同。
權(quán)利要求
1、一種觸摸表面裝置，包括具有至少一個感測節(jié)點的傳感器面板，所述至少一個感測節(jié)點提供指示所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生的輸出信號；處理器，可操作地連接到所述面板，所述處理器能夠處理所述面板的輸出信號；以及自動掃描邏輯電路，可操作地連接到所述傳感器面板和所述處理器，所述自動掃描邏輯電路能夠確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生，而無需來自所述處理器的干預。
2、 如權(quán)利要求2所述的觸摸裝置，其中當在預定時間量期間沒有 在所述面板上感測到事件時，所述自動掃描邏輯電路進入自動掃描模 式。
3、 如權(quán)利要求l所述的觸摸裝置，其中所述自動掃描邏輯包括偵 聽定時器，其中當所述偵聽定時器達到第一預定時間量時，所述偵聽 定時器啟動所述傳感器面板的掃描以確定在所述面板處事件的發(fā)生或 未發(fā)生。
4、 如權(quán)利要求3所述的觸摸裝置，其中所述自動掃描邏輯還包括 校準定時器，其中當所述校準定時器達到大于第一預定時間量的第二 預定時間量時，所述校準定時器自動啟動掃描。
5、 如權(quán)利要求4所述的觸摸裝置，其中所述校準定時器啟動解決 在所述傳感器面板中存在的漂移的校準序列。
6、 如權(quán)利要求3所述的觸摸裝置，其中所述自動掃描邏輯包括電 力管理定時器，其中在所述偵聽定時器達到所述預定時間量之前，所述電力管理定時器向一個或多個電壓驅(qū)動器發(fā)送啟動信號。
7、 如權(quán)利要求l所述的觸摸裝置，其中所述自動掃描邏輯包括時 鐘管理器，所述時鐘管理器能夠停用和啟用并入到所述觸摸表面裝置 中的一個或多個時鐘。
8、 如權(quán)利要求l所述的觸摸裝置，還包括包含所述觸摸面板裝置 的計算系統(tǒng)。
9、 如權(quán)利要求8所述的觸摸面板裝置，還包括包含所述計算系統(tǒng) 的移動電話。
10、 如權(quán)利要求8所述的觸摸面板裝置，還包括包含所述計算系 統(tǒng)的數(shù)字音頻播放器。
11、 一種用于生成敏感表面處事件的圖像的設備，包括 耦接到傳感器面板的自動掃描邏輯電路，所述自動掃描邏輯電路能夠在已經(jīng)超過第一預定時間量之后在沒有來自傳感器處理器的干預 的情況下執(zhí)行自動掃描序列。
12、 如權(quán)利要求ll所述的設備，其中所述自動掃描序列包括 掃描所述傳感器面板以確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生， 生成表示事件的發(fā)生或未發(fā)生的值；以及 將表示事件的值與預定閣值進行比較。
13、 如權(quán)利要求ll所述的設備，其中所述自動掃描邏輯包括 偵聽定時器，其中在已經(jīng)超過所述第一預定時間量之后，所述偵聽定時器啟動自動掃描序列；以及校準定時器，其中在已經(jīng)超過第二預定時間量之后，所述校準定時器啟動校準序列。
14、 如權(quán)利要求ll所述的設備，其中只有在已經(jīng)超過所述第一預 定時間量并且還沒有超過校準時間時，所述設備才執(zhí)行自動掃描序列。
15、 如權(quán)利要求12所述的設備，其中所述自動掃描序列包括測量 寄生電容。
16、 如權(quán)利要求13所述的設備，其中所述校準序列包括針對所述 面板中存在的漂移校準所述設備。
17、 如權(quán)利要求13所述的設備，其中所述校準序列包括所述面板 的主動掃描，所述主動掃描包括由所述傳感器處理器所執(zhí)行的處理。
18、 如權(quán)利要求12所述的設備，其中事件包括物體對所述觸摸面 板的表面的觸摸。
19、 如權(quán)利要求ll所述的設備，其中所述自動掃描邏輯電路形成 用于處理事件的單個多重觸摸子系統(tǒng)的一部分。
20、 如權(quán)利要求ll所述的設備，還包括包含所述設備的計算系統(tǒng)。
21、 如權(quán)利要求20所述的觸摸面板裝置，還包括包含所述計算系 統(tǒng)的移動電話。
22、 如權(quán)利要求20所述的觸摸面板裝置，還包括包含所述計算系 統(tǒng)的數(shù)字音頻播放器。
23、 一種掃描傳感器面板的方法，包括以下步驟在傳感器面板上在第一預定時間量期間沒有感測到一個或多個觸摸事件之后，啟動自動掃描模式，所述自動掃描模式包括以下步驟:a) 停用傳感器面板處理器；b) 當已經(jīng)超過第二預定時間量時執(zhí)行偵聽掃描；以及c) 在已經(jīng)超過第三預定時間量時執(zhí)行校準掃描。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中執(zhí)行偵聽掃描包括以下步驟 針對所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生對所述面板進行掃描； 生成表示在所述面板的不同位置處發(fā)生事件的一個或多個值；以及將所述一個或多個值與閾值進行比較，并且如果所述一個或多個 值超過所述閾值，則啟用所述傳感器面板處理器。
25、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中校準掃描包括 激活所述傳感器面板處理器；針對所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生對所述傳感器面板進行掃 描；以及執(zhí)行校準以解決在所述傳感器面板中存在的漂移。
26、 如權(quán)利要求25所述的方法，其中校準掃描還包括接通高頻振蕩器。
27、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中偵聽掃描包括獲取所述傳感 器面板的圖像并且將所述圖像與閾值進行比較。
28、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中生成值的步驟包括測量所述 傳感器面板中一個或多個觸摸傳感器的寄生電容值。
29、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中生成值的步驟包括測量所述傳感器面板中一個或多個觸摸傳感器的互電容值。
30、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中自動掃描模式還包括在超 過所述第二預定時間量之前，激活可操作地連接到所述傳感器面板的 電壓驅(qū)動器。
31、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中啟動步驟還包括設置自動 掃描使能位。
32、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中執(zhí)行偵聽掃描還包括復位 偵聽定時器。
33、 如權(quán)利要求24所述的方法，還包括把所述閾值編程到存儲 器存儲單元中。
34、 如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述存儲器存儲單元包括可 編程寄存器。
35、 一種多重觸摸子系統(tǒng)，用于檢測傳感器表面上或附近的事件 并且生成所述事件的圖像，包括驅(qū)動器邏輯，被配置用于生成一個或多個輸入激勵； 通道掃描邏輯，被配置用于控制所述驅(qū)動器邏輯以通過利用所述一個或多個輸入激勵驅(qū)動每一行來掃描傳感器面板中的一個或多個傳感器行；自動掃描邏輯，被配置用于控制所述驅(qū)動器邏輯以通過利用所述 一個或多個輸入激勵驅(qū)動傳感器面板中一行或多行傳感器來掃描所述 一行或多行，所述自動掃描邏輯還被配置為在第一預定時間量終止時 自動掃描所述一行或多行并且確定自動掃描的任何結(jié)果是否超過閾 值；以及一個或多個模擬通道，每一個模擬通道都能耦接到所述傳感器面 板中的傳感器列，每個模擬通道被配置用于接收表示所述傳感器列中 一個傳感器處發(fā)生事件的信號，并且生成表示所述事件的值。
36、 如權(quán)利要求35所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中自動掃描邏輯包 括偵聽定時器，被配置成在超過第一預定時間量時啟動自動掃描。
37、 如權(quán)利要求35所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中自動掃描邏輯包 括校準定時器，被配置成在超過第二預定時間量時啟動校準掃描，其 中校準掃描包括掃描一個或多個行并且校準在所述一個或多個行中存 在的漂移。
38、 如權(quán)利要求35所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中自動掃描邏輯包 括時鐘管理器，被配置成控制對傳感器面板處理器計時的系統(tǒng)時鐘。
39、 如權(quán)利要求38所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中在所述一個或多 個行上沒有檢測到任何觸摸事件的情況下，在超過第三預定時間量之 后，所述時鐘管理器停用所述系統(tǒng)時鐘。
40、 如權(quán)利要求35所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中自動掃描邏輯還 包括電力管理定時器，被配置成在所述第一預定時間量終止之前激活 可操作地連接到傳感器面板的一個或多個驅(qū)動器。
41、 如權(quán)利要求35所述的多重觸摸子系統(tǒng)，其中自動掃描邏輯被 配置成在超過所述閾值時激活傳感器面板處理器。
42、 一種用于檢測傳感器表面上或附近的多重觸摸事件的方法， 包括以下步驟在第 一預定時間量終止之后，通過對由被組織成行和列的傳感器構(gòu)成的傳感器面板的至少一些行施加激勵來掃描所述傳感器面板； 在每個傳感器面板行掃描期間，將觸摸面板的列耦接到一個或多個模擬通道，用于生成表示在沿所述行的不同位置處幾乎同時發(fā)生一個或多個觸摸事件的一個或多個值；以及將所述一個或多個值與閾值進行比較，并且在超過所述閾值時激活傳感器面板處理器。
43、 如權(quán)利要求42所述的方法，每個事件包括物體對所述傳感器 表面的觸摸，并且每個多重觸摸事件包括在不同位置處幾乎同時發(fā)生 的多個觸摸事件。
44、 如權(quán)利要求42所述的方法，還包括生成表示在單個多重觸摸 子系統(tǒng)內(nèi)一個或多個事件的所述一個或多個值。
45、 如權(quán)利要求42所述的方法，還包括在校準定時器終止時執(zhí)行 校準掃描。
46、 如權(quán)利要求42所述的方法，還包括在所述第一預定時間量終 止之后復位偵聽定時器。
47、 如權(quán)利要求42所述的方法，還包括在所述傳感器表面上沒有 檢測到任何事件的情況下，在第二預定時間量已經(jīng)終止之后停用傳感 器面板處理器。
48、 如權(quán)利要求47所述的方法，還包括在停用所述傳感器面板處 理器的同時啟動自動掃描模式。
49、 如權(quán)利要求48所述的方法，其中啟動自動掃描模式的步驟還 包括關(guān)斷系統(tǒng)時鐘。
50、 如權(quán)利要求42所述的方法，還包括在超過所述閾值時啟動主 動掃描模式。
51、 一種用于感測傳感器面板上的事件的設備，包括用于提供指示在面板上事件的發(fā)生或未發(fā)生的輸出信號的裝置； 用于在已經(jīng)超過第一預定時間量之后執(zhí)行自動掃描模式的裝置；以及用于在已經(jīng)超過第二預定時間量之后執(zhí)行偵聽模式的裝置。
52、 如權(quán)利要求51所述的設備，還包括用于在已經(jīng)超過第三預定 時間量之后執(zhí)行校準模式的裝置。
53、 一種移動電話，包括具有至少一個感測節(jié)點的傳感器面板，其中所述至少一個感測節(jié) 點提供指示所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生的輸出信號；處理器，可操作地連接到所述面板，所述處理器能夠處理所述面 板的輸出信號；以及自動掃描邏輯電路，可操作地連接到所述傳感器面板和所述處理 器，所述自動掃描邏輯電路能夠確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā) 生，而無需來自所述處理器的干預。
54、 如權(quán)利要求53所述的移動電話，其中當在預定時間量期間在 所述面板上沒有感測到事件時，所述自動掃描邏輯電路進入自動掃描 模式。
55、 如權(quán)利要求53所述的移動電話，其中所述自動掃描邏輯包括 偵聽定時器，其中當所述偵聽定時器達到第一預定時間量時，所述偵 聽定時器啟動所述傳感器面板的掃描，以確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生。
56、 如權(quán)利要求55所述的移動電話，其中所述自動掃描邏輯還包 括校準定時器，其中當所述校準定時器達到大于第一預定時間量的第 二預定時間量時，所述校準定時器自動啟動掃描。
57、 如權(quán)利要求55所述的移動電話，其中所述校準定時器啟動解 決在所述傳感器面板中存在的漂移的校準序列。
58、 如權(quán)利要求53所述的移動電話，其中所述自動掃描邏輯包括 電力管理定時器，其中在所述偵聽定時器達到所述預定時間量之前， 所述電力管理定時器向一個或多個電壓驅(qū)動器發(fā)送啟動信號。
59、 如權(quán)利要求53所述的移動電話，其中所述自動掃描邏輯包括 時鐘管理器，所述時鐘管理器能夠停用和啟用并入到所述移動電話中 的一個或多個時鐘。
60、 一種數(shù)字音頻4番放器，包括具有至少一個感測節(jié)點的傳感器面板，所述至少一個感測節(jié)點提 供指示所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生的輸出信號；處理器，可操作地連接到所述面板，所述處理器能夠處理所述面 板的輸出信號；以及自動掃描邏輯電路，可操作地連接到所述傳感器面板和所述處理 器，所述自動掃描邏輯電路能夠確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā) 生，而無需來自所述處理器的干預。
61、 如權(quán)利要求60所述的數(shù)字音頻播放器，其中當在預定時間量 期間在所述面板上沒有感測到事件時，所述自動掃描邏輯電路進入自 動掃描模式。
62、 如權(quán)利要求60所述的數(shù)字音頻播放器，其中所述自動掃描邏 輯包括偵聽定時器，其中當所述偵聽定時器達到第 一預定時間量時， 所述偵聽定時器啟動所述傳感器面板的掃描，以確定在所述面板處事 件的發(fā)生或未發(fā)生。
63、 如權(quán)利要求62所述的數(shù)字音頻播放器，其中所述自動掃描邏 輯還包括校準定時器，其中當所述校準定時器達到大于第一預定時間 量的第二預定時間量時，所述校準定時器自動啟動掃描。
64、 如權(quán)利要求63所述的數(shù)字音頻播放器，其中所述校準定時器 啟動解決在所述傳感器面板中存在的漂移的校準序列。
65、 如權(quán)利要求60所述的數(shù)字音頻播放器，其中所述自動掃描邏 輯包括電力管理定時器，其中在所述偵聽定時器達到所述預定時間量 之前，所述電力管理定時器向一個或多個電壓驅(qū)動器發(fā)送啟動信號。
66、 如權(quán)利要求60所述的數(shù)字音頻播放器，其中所述自動掃描邏 輯包括時鐘管理器，所述時鐘管理器能夠停用和啟用并入到移動電話 中的一個或多個時鐘。
67、 一種多事件敏感裝置，包括具有多個感測節(jié)點的傳感器面板，所述多個感測節(jié)點提供指示所 述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生的輸出信號；以及自動掃描邏輯電路，可操作地連接到所述傳感器面板，所述自動 掃描邏輯電路能夠確定在所述面板處事件的發(fā)生或未發(fā)生，所述自動 掃描邏輯包括噪聲管理電路，所述噪聲管理電路被配置為區(qū)分事件的 發(fā)生和所述裝置中存在的噪聲。
68、 如權(quán)利要求67所述的多事件敏感裝置，還包括處理器，可操 作地連接到所述自動掃描邏輯，其中在激活自動掃描模式時，所述處 理器被配置成被停用，而在去激活自動掃描模式時，所述處理器被配 置成被啟用。
69、 如權(quán)利要求67所述的多事件敏感裝置，其中確定在所述面板 處事件的發(fā)生或未發(fā)生包括測量所述傳感器面板中的寄生電容的變 化。
70、 如權(quán)利要求67所述的多事件敏感裝置，其中確定在所述面板 處事件的發(fā)生或未發(fā)生包括測量所述傳感器面板中的互電容的變化。
全文摘要
公開了一種用于自主地掃描傳感器面板設備(如多重觸摸面板)的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，在經(jīng)過第一預定時間量之后，在傳感器面板設備沒有感測到任何事件的情況下，該系統(tǒng)和方法停用傳感器面板處理器。還可以停用一個或多個系統(tǒng)時鐘以節(jié)省電力。當處理器和一個或多個系統(tǒng)時鐘被停用時，傳感器面板設備可以針對觸摸活動周期性自主地掃描傳感器面板。因此，如果來自自主掃描的一個或多個結(jié)果超過閾值，則傳感器面板設備再次啟用處理器和一個或多個時鐘來主動地掃描傳感器面板。如果沒有超過閾值，則傳感器面板設備繼續(xù)周期性自主地掃描傳感器面板而沒有傳感器的干預。而且，傳感器面板設備可以周期性地執(zhí)行校準功能以解決系統(tǒng)中可能存在的任何漂移。
文檔編號G06F3/041GK101583923SQ200780049278
公開日2009年11月18日 申請日期2007年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月3日
發(fā)明者C·H·克拉, M-D·西·武, T·J·威爾森 申請人:蘋果公司