主機(jī)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種主機(jī)設(shè)備，包括顯示器、電容感測陣列、觸摸屏控制器，電容感測陣列與顯示器相關(guān)地布置，觸摸屏控制器耦合到電容感測陣列，其中觸摸屏控制器包括：電容感測電路，其耦合到電容感測陣列；以及噪聲偵聽電路，其耦合到電容感測陣列，其中噪聲偵聽電路配置成探測在第一操作頻率處的來自至少一個噪聲源的在電容感測電路上的噪聲，其中觸摸屏控制器配置成響應(yīng)于探測到噪聲而切換到第二操作頻率，其中當(dāng)掃描在第一操作頻率和第二操作頻率處的電容感測陣列時，在一半周期內(nèi)使用恒定積分時間。
【專利說明】主機(jī)設(shè)備
[0001]本申請是申請日為2013年2月16日，申請?zhí)枮?01320073261.7，實(shí)用新型名稱為“使用半周期的不連續(xù)積分的電容感測系統(tǒng)”的申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請
[0003]本申請要求2012年7月17日提交的第61/672，698號美國臨時申請的利益，該臨時申請的內(nèi)容特此通過引用被并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本公開涉及電容感測系統(tǒng)的領(lǐng)域，尤其是在這樣的系統(tǒng)中的噪聲濾波。
【背景技術(shù)】
[0005]電容感測系統(tǒng)可感測在電極上產(chǎn)生的電信號，其反映電容的變化。電容的這樣的變化可指示觸摸事件(即，物體對特定電極的接近)。電感測信號可能由于噪聲的存在而惡化。
[0006]電容感測系統(tǒng)中的噪聲可被概念化為包括“內(nèi)部”噪聲和“外部”噪聲。內(nèi)部噪聲可以是可同時影響整個系統(tǒng)的噪聲。因此，內(nèi)部噪聲可同時出現(xiàn)在所有電極上。也就是說，內(nèi)部噪聲可以是關(guān)于系統(tǒng)的傳感器(例如，電極)的“共”模類型噪聲。內(nèi)部噪聲的源可包括但不限于:傳感器電源噪聲(存在于被提供到電容感測電路的電源上的噪聲)和傳感器電力產(chǎn)生噪聲(從電力產(chǎn)生電路例如充電泵產(chǎn)生的噪聲，電力產(chǎn)生電路從較低幅度電壓產(chǎn)生較高幅度電壓)。
[0007]在觸摸屏設(shè)備(B卩，具有覆蓋有電容感測網(wǎng)絡(luò)的顯示器的設(shè)備)中，顯示器可產(chǎn)生內(nèi)部噪聲。這個共模類型噪聲可由對在感測階段中的所有電極所共有的噪聲進(jìn)行濾波的共模類型濾波器解決。
[0008]與內(nèi)部噪聲不同，外部噪聲可從由所感測的物體(例如，手指或觸筆)耦合的電荷產(chǎn)生，且因此對觸摸區(qū)域可以是局部的。因此，外部噪聲一般不是對在感測階段中的所有電極所共有的，而僅對接近觸摸事件的電極的子集是共有的。外部噪聲的源可包括例如充電器噪聲或液晶顯示器(LCD)噪聲。充電器噪聲可從充電器設(shè)備(例如，插入AC干線中的電池充電器或插入汽車電源中的電池充電器)產(chǎn)生。從AC干線操作的充電器可常常包括可相對于“真實(shí)”接地(地面接地)產(chǎn)生不穩(wěn)定的設(shè)備接地的“回掃”變壓器。因此，如果當(dāng)設(shè)備連接到充電器時在地面接地處的用戶觸摸該設(shè)備的電容感測表面，由于變化的設(shè)備接地，觸摸可在觸摸位置處引入電荷，產(chǎn)生局部化噪聲事件。LCD噪聲也是外部噪聲，但卻是可歸因于例如用在觸摸屏顯示器中的LCD面板的額外的共模噪聲。
[0009]外部噪聲的其它源可從可耦合到人身體的各種其它電場產(chǎn)生，包括但不限于AC干線(例如，50/60HZ線電壓)、熒光照明、刷式電機(jī)、弧焊和蜂窩電話或其它射頻(RF)噪聲源。來自這些設(shè)備的場可耦合到人身體，其可接著在觸摸事件中耦合到電容感測表面。因此，在感測期間，感測電流可響應(yīng)于感測事件而產(chǎn)生。然而同時，噪聲電流可例如由于充電器的操作而產(chǎn)生。噪聲電流可以對所感測的信號是相加和相減的，并可產(chǎn)生錯誤的感測事件(即，當(dāng)沒有觸摸出現(xiàn)時指示觸摸)和/或錯誤的非感測事件(即，觸摸未被探測到)。雖然電容感測系統(tǒng)可包括共模類型濾波，但這樣的濾波一般不處理外部噪聲的不利影響，因?yàn)檫@樣的噪聲并不存在于所有電極上，而是更確切地被局部化到接近感測事件的電極。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]在電容感測系統(tǒng)中，噪聲電流可以對所感測的信號是相加和相減的，并可產(chǎn)生錯誤的感測事件和/或錯誤的非感測事件。雖然電容感測系統(tǒng)可包括共模類型濾波，但這樣的濾波一般不處理外部噪聲的不利影響。處理處理外部噪聲的電容感測系統(tǒng)可監(jiān)測在第一操作頻率處的感測網(wǎng)絡(luò)的一個或多個電極上的信號，并探測在第一操作頻率處的信號中的噪聲。該系統(tǒng)可接著基于所述探測切換到第二操作頻率，用于掃描電極以探測接近多個電極的導(dǎo)電物體。系統(tǒng)的抗擾性可被提高，因此提高電容感測系統(tǒng)的功能。
[0011]本實(shí)用新型提供了一種電容感測系統(tǒng)，包括:
[0012]存儲設(shè)備，其存儲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及
[0013]控制器，其耦合到所述存儲設(shè)備，其中所述控制器配置成從包括多個電極的感測網(wǎng)絡(luò)接收信號以探測接近所述多個電極的導(dǎo)電物體，其中所述控制器包括:
[0014]噪聲偵聽電路，其配置成在第一操作模式期間和第二操作模式期間監(jiān)測所述多個電極；以及
[0015]感測控制電路，其配置成掃描所述多個電極以探測所述導(dǎo)電物體，其中在以所述第一操作模式和所述第二操作模式操作時所述控制器使用相同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0016]所述感測控制電路還可配置成:
[0017]響應(yīng)于所述噪聲偵聽電路在所述第一操作模式中探測到噪聲水平來將所述控制器從所述第一操作模式切換到所述第二操作模式，其中為了探測所述多個電極上的噪聲水平，所述噪聲偵聽電路配置成:
[0018]比較所述噪聲水平與第一操作閾值；以及
[0019]如果所述噪聲水平超過所述第一噪聲閾值，則探測噪聲。
[0020]所述感測網(wǎng)絡(luò)可在所述第一操作模式中在第一操作頻率處操作，而在所述第二操作模式中在第二操作頻率處操作，其中為了將所述控制器切換到所述第二操作模式，所述感測控制電路配置成選擇由跳頻算法限定的多個操作頻率中的一個操作頻率，其中所述第二操作頻率是所述多個操作頻率的具有最低噪聲水平的所述一個操作頻率。
[0021]當(dāng)掃描在所述第一操作頻率和所述第二操作頻率處的所述多個電極時，所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可限定在一半周期內(nèi)使用的恒定積分時間。
[0022]所述噪聲偵聽電路還可配置成在所述第一操作模式期間探測在所述多個電極上的高噪聲水平；以及所述感測控制電路還可配置成當(dāng)在所述第一操作模式期間減少掃描所述多個電極時的積分時間。
[0023]為了探測在所述多個電極上的高噪聲水平，所述噪聲偵聽電路可配置成:比較噪聲水平與第二噪聲閾值；以及如果所述噪聲水平超過所述第二噪聲閾值，則探測高噪聲。
[0024]所述感測控制電路還可配置成將所述積分時間降低到減小的積分時間，其中在所述減小的積分時間和積分間暫停的長度之間有指定的關(guān)系。
[0025]本實(shí)用新型還提供了一種主機(jī)設(shè)備，包括:[0026]顯示器；
[0027]電容感測陣列，其與所述顯示器相關(guān)地布置；
[0028]觸摸屏控制器，其耦合到所述電容感測陣列，其中所述觸摸屏控制器包括:
[0029]電容感測電路，其耦合到所述電容感測陣列；以及
[0030]噪聲偵聽電路，其耦合到所述電容感測陣列，其中所述噪聲偵聽電路配置成探測在第一操作頻率處的來自至少一個噪聲源的在所述電容感測電路上的噪聲，其中所述觸摸屏控制器配置成響應(yīng)于探測到所述噪聲而切換到第二操作頻率，其中當(dāng)掃描在所述第一操作頻率和所述第二操作頻率處的所述電容感測陣列時，在一半周期內(nèi)使用恒定積分時間。
[0031]為了探測在所述電容感測陣列上的噪聲，所述噪聲偵聽電路可配置成:比較噪聲水平與第一噪聲閾值；以及如果所述噪聲水平超過所述第一噪聲閾值，則探測噪聲。
[0032]為了切換到所述第二操作頻率，所述控制器可配置成選擇由跳頻算法限定的多個操作頻率中的一個操作頻率，其中所述第二操作頻率是所述多個操作頻率中的具有最低噪聲水平的所述一個操作頻率。
[0033]可在用于所述第一操作頻率和所述第二操作頻率兩者的單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中限定了所述恒定積分時間。
[0034]所述噪聲偵聽電路還可配置成探測在所述第一操作頻率處的在所述電容感測電路上的高噪聲水平；以及所述觸摸屏控制器還可配置成減少掃描在所述第一操作頻率處的所述電容感測陣列時的所述積分時間。
[0035]所述觸摸屏控制器還可配置成將所述積分時間降低到減小的積分時間，其中在所述減小的積分時間和積分間暫停的長度之間有指定的關(guān)系。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]作為例子而不是作為限制，在附圖的圖中示出了本公開。
[0037]圖1是示出根據(jù)實(shí)施方式的電容感測系統(tǒng)操作的流程圖。
[0038]圖2是示出根據(jù)實(shí)施方式的電容感測系統(tǒng)的方框圖。
[0039]圖3是示出根據(jù)一個實(shí)施方式的使用跳頻的噪聲抑制方法的流程圖。
[0040]圖4是示出根據(jù)一個實(shí)施方式的使用半周期的不連續(xù)積分的方法的流程圖。
[0041]圖5A是示出根據(jù)實(shí)施方式的使用恒定積分時間的電容感測系統(tǒng)的操作的時序圖。
[0042]圖5B是示出根據(jù)實(shí)施方式的使用不連續(xù)積分(通過半周期縮短)的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。
[0043]圖6是示出根據(jù)實(shí)施方式的使用共享的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的跳頻算法的流程圖。
[0044]圖7是示出根據(jù)一個實(shí)施方式的使用半周期的不連續(xù)積分的方法的流程圖。
[0045]圖8A是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的操作的時序圖。
[0046]圖SB是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。
[0047]圖9是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用策略上減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。[0048]圖10是示出根據(jù)實(shí)施方式的具有用于使用半周期進(jìn)行不連續(xù)積分的處理設(shè)備的電子系統(tǒng)的一個實(shí)施方式的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面的描述闡述了很多特定的細(xì)節(jié)，例如特定的系統(tǒng)、部件、方法等的例子，以便提供對本實(shí)用新型的幾個實(shí)施方式的良好理解。然而對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將明顯的是，本實(shí)用新型的至少一些實(shí)施方式可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在其它實(shí)例中，公知的部件或方法未被詳細(xì)描述或以簡單的方框圖形式呈現(xiàn)，以便避免不必要地使本實(shí)用新型不清楚。因此，所闡述的特定細(xì)節(jié)僅僅是示例性的。特定的實(shí)現(xiàn)可從這些示例性細(xì)節(jié)變化，且仍然被設(shè)想是在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
[0050]描述了用于在電容感測系統(tǒng)中使用半周期來實(shí)現(xiàn)不連續(xù)積分的方法和裝置的實(shí)施方式。電容感測系統(tǒng)可感測在電極上產(chǎn)生的電信號，其反映電容的變化。電容的這樣的變化可指示觸摸事件(即，物體對特定電極的接近)。電感測信號可能由于噪聲的存在而惡化。可歸因于外部源(例如，電池充電器、AC干線、射頻(RF)源、IXD面板)的某些類型的噪聲可影響正被感測的電感測信號。根據(jù)電容感測系統(tǒng)的操作頻率，噪聲的影響可被增加或降低。通常，有良好的抗擾性以便提高可能存在于例如觸摸屏或觸摸板設(shè)備中的電容感測系統(tǒng)的功能是合乎需要的。
[0051]在一個實(shí)施方式中，為了提高系統(tǒng)的抗擾性(即，降低噪聲的負(fù)作用)，可使用跳頻技術(shù)。跳頻的理念是探測超過某個閾值的噪聲在電容感測系統(tǒng)的當(dāng)前操作頻率處的存在。如果探測到這種噪聲存在，則系統(tǒng)可根據(jù)所限定的跳頻算法切換到具有不同的操作頻率的不同操作模式，所述不同的操作頻率具有在閾值之下的噪聲。如果沒有一個頻率在低于噪聲閾值的列表中，則跳頻算法可選擇最安靜的頻率并在該頻率處操作。在常規(guī)系統(tǒng)中，存儲用于不同的操作模式和不同的頻率(例如，三個或更多不同的頻率)中的每個的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及基線數(shù)據(jù)和其它信息。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可包括例如對每個頻率的內(nèi)部設(shè)置，例如積分時間(例如，所感測的電流被平均以得到總電荷的時間的量)和應(yīng)用于電容感測陣列中的每個交叉點(diǎn)以補(bǔ)償寄生互電容的IDAC數(shù)據(jù)。
[0052]存儲用于每個操作模式(即，頻率)的該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可使用相當(dāng)多的隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)資源。為了節(jié)省存儲空間，某些電容感測系統(tǒng)使用在較少的頻率(例如，少于三個頻率)之間跳躍的跳頻算法。然而使用較少數(shù)量的頻率可導(dǎo)致抗擾性的降低，因?yàn)樵肼曉锤赡懿焕赜绊懚鄠€可用頻率。這將留下未被噪聲影響的較少的安靜頻率。
[0053]為了避免這些問題，在一個實(shí)施方式中，電容感測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跳頻算法，該算法在該算法所使用的每個頻率的一半周期內(nèi)維持恒定積分時間。不連續(xù)積分(通過半周期縮短)對于用在電容感測系統(tǒng)中是可接受的，并不受到性能整合的影響。不連續(xù)積分(通過半周期縮短)的信道頻率響應(yīng)沒有諧波的分叉或與連續(xù)積分的明顯差異。當(dāng)積分時間對每個頻率保持不變時，只使用單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施方式中，系統(tǒng)使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被校準(zhǔn)一次，且該相同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被使用，即使頻率由于跳頻而改變。因此，對每個掃描頻率，使用恒定積分時間的不連續(xù)積分消除了為跳頻算法所使用的每個頻率存儲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需要。
[0054]在另一實(shí)施方式中，如果在特定的頻率處發(fā)現(xiàn)明顯大的噪聲，則可采取額外的步驟。例如，噪聲可與第二閾值比較。如果噪聲超過可能比第一閾值高的該第二閾值，則電容感測系統(tǒng)可降低積分時間，同時維持恒定頻率。這可減小在主頻諧波上的噪聲的振幅。在一個實(shí)施方式中，減小積分時間可被完成以減小噪聲，而不是跳到不同的頻率(例如，如果電容感測系統(tǒng)不支持跳頻)。在另一實(shí)施方式中，減小積分時間可被完成，以及還切換頻率。在一個實(shí)施方式中，積分時間可減小到一特定值，該特定值在積分時間和積分之間的暫停之間具有某種指定的關(guān)系。通過適當(dāng)?shù)剡x擇暫停時間，電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)可被操縱，以減少在出現(xiàn)噪聲的特定諧波處的噪聲，導(dǎo)致感測性能的提高。
[0055]圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的電容感測系統(tǒng)操作100的流程圖。系統(tǒng)操作100可包括偵聽操作102、無本地噪聲處理路徑104、本地噪聲處理路徑106和觸摸位置計算操作120。偵聽操作102可針對噪聲來監(jiān)測感測網(wǎng)絡(luò)108。感測網(wǎng)絡(luò)108可包括用于在感測區(qū)域中感測電容的多個電極。在特定的實(shí)施方式中，感測網(wǎng)絡(luò)108可以是互電容感測網(wǎng)絡(luò)，其具有可使用發(fā)射信號來驅(qū)動的發(fā)射(TX)電極和通過互電容耦合到TX電極的接收(RX)電極。這些電極可形成電容感測陣列，其為觸摸屏或觸摸板設(shè)備的部分。
[0056]在一些實(shí)施方式中，偵聽操作102可使用與用于電容感測(例如，觸摸位置探測)相同的電極來用于噪聲探測。在一個實(shí)施方式中，偵聽操作102可針對噪聲監(jiān)測所有TX電極。在另一實(shí)施方式中，偵聽操作102可針對噪聲監(jiān)測所有RX電極。在又一實(shí)施方式中，偵聽操作102可針對噪聲監(jiān)測TX和RX電極兩者。在一個實(shí)施方式中，偵聽操作102與電容感測被同時執(zhí)行，并使用相同的信號。
[0057]偵聽操作102可將所探測的噪聲與一個或多個閾值比較，以作出關(guān)于噪聲的存在的確定。如果噪聲低于閾值，則確定沒有噪聲存在(即，“無噪聲”)，且可遵循無本地噪聲處理路徑104。相反，如果噪聲高于第一閾值，則確定噪聲存在(即，“噪聲”)，且可遵循本地噪聲處理路徑106。此外,如果噪聲高于第二閾值,則確定大于第一閾值的高噪聲存在(即，未示出的“高噪聲”)。
[0058]在“無噪聲”指示的情況下，處理可根據(jù)無本地噪聲處理路徑104繼續(xù)進(jìn)行。這樣的處理路徑104可利用標(biāo)準(zhǔn)掃描110，其在所示的特定實(shí)施方式中可包括8或16個樣本。樣本可包括示例性信號轉(zhuǎn)換事件，并可針對一個或多個全輸入信號周期反映解調(diào)和/或積分結(jié)果。這樣的處理還可包括在多個電極上感測的值的共模濾波。這樣的值然后可經(jīng)受基線和差計算，其可確定并區(qū)分開電流感測值和基線值。足夠大的差異可指示觸摸事件。
[0059]在“噪聲”指示的情況下，處理可根據(jù)本地噪聲處理路徑106繼續(xù)進(jìn)行。本地噪聲處理106可包括噪聲降低技術(shù)，例如跳頻114。跳頻算法可用于使電容感測系統(tǒng)的操作頻率切換或“跳躍”到不同的頻率，在該不同的頻率中噪聲存在的機(jī)會較小。在一個實(shí)施方式中，具有針對每個不同的頻率所使用的單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在每個頻率的一半周期內(nèi)維持恒定積分時間。這消除了對每個頻率存儲不同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需要。在一個實(shí)施方式中，當(dāng)跳躍到不同的頻率時，偵聽操作102可監(jiān)測感測網(wǎng)絡(luò)108以確定噪聲是否在新的頻率處出現(xiàn)。這可例如通過特殊的偵聽裝置掃描(例如，沒有TX數(shù)據(jù))或基于分析在有規(guī)律的掃描期間獲取的來自感測網(wǎng)絡(luò)108的被掃描數(shù)據(jù)來完成。處理路徑106還可包括可對影響一組局部電極的外部噪聲事件進(jìn)行濾波的CMF濾波和/或非CMF濾波。在所示的特定實(shí)施方式中，非CMF濾波116可包括非線性濾波。此外，CMF濾波(如對112描述的)可在處理路徑106中被執(zhí)行，來補(bǔ)償可歸因于例如LCD面板的噪聲。因而產(chǎn)生的經(jīng)濾波的感測值可接著經(jīng)受基線和差計算，與對無本地噪聲處理路徑104描述的一樣。
[0060]處理路徑104和106顯示從感測網(wǎng)絡(luò)108得到的感測信號如何被獲取和濾波。無本地噪聲處理路徑104可利用標(biāo)準(zhǔn)掃描110和非本地噪聲濾波112從感測網(wǎng)絡(luò)108獲取感測值。標(biāo)準(zhǔn)掃描110可對電極值采樣以使用設(shè)定數(shù)量的樣本操作和/或設(shè)定的持續(xù)時間(即，積分時間)產(chǎn)生感測值。非本地濾波112可提供不針對本地噪聲事件例如從外部噪聲(例如，從LCD面板)產(chǎn)生的噪聲事件的濾波。在特定的實(shí)施方式中，非本地濾波112可包括對所有感測電極所共有的噪聲進(jìn)行濾波的共模類型濾波。
[0061] 本地噪聲處理路徑106可處理如從外部噪聲產(chǎn)生的本地噪聲的不利影響。本地噪聲處理路徑106可從感測網(wǎng)絡(luò)108獲取感測值，并使用跳頻114和/或本地噪聲濾波116來減少噪聲。在一個實(shí)施方式中，本地噪聲處理路徑106可使用比標(biāo)準(zhǔn)掃描110短的積分周期。此外，本地噪聲濾波116可提供濾波以移除本地噪聲事件，例如從外部噪聲產(chǎn)生的噪聲事件。以這種方式，響應(yīng)于探測到噪聲，電容感測信號的處理可從標(biāo)準(zhǔn)掃描時間和非本地濾波切換到不同的頻率并使用局部濾波。
[0062]操作100還可包括觸摸位置計算120。這樣的行動可從通過處理路徑104和106產(chǎn)生的感測值得到觸摸事件的位置。由計算120產(chǎn)生的觸摸位置值可被提供到設(shè)備應(yīng)用
坐寸ο
[0063]圖2是示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的電容感測系統(tǒng)200的方框圖。系統(tǒng)200可包括感測網(wǎng)絡(luò)108、開關(guān)電路232、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)234、信號發(fā)生器236和控制器230。感測網(wǎng)絡(luò)108可以是任何適當(dāng)?shù)碾娙莞袦y網(wǎng)絡(luò)，包括如本文所述的互電容感測網(wǎng)絡(luò)。感測網(wǎng)絡(luò)108可包括用于感測電容的變化的多個傳感器(例如，電極)。
[0064]開關(guān)電路232可選擇性地啟用感測網(wǎng)絡(luò)108和控制器230之間的信號路徑，輸入和輸出路徑兩者。在所示實(shí)施方式中，開關(guān)電路232也可啟用信號發(fā)生器236和感測網(wǎng)絡(luò)108之間的信號路徑。
[0065]ADC234可經(jīng)由開關(guān)電路232將從感測網(wǎng)絡(luò)108接收的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC234可以是任何適當(dāng)?shù)腁DC，包括但不限于例如逐次近似(SAR)ADC、積分ADC、Σ-?調(diào)制ADC和“快閃”(電壓梯型)ADC。
[0066]信號發(fā)生器236可產(chǎn)生用于從感測網(wǎng)絡(luò)108引起感測信號的信號。例如，信號發(fā)生器236可以是應(yīng)用于互電容型感測網(wǎng)絡(luò)108中的一個或多個發(fā)射電極的周期性發(fā)射(TX)信號。TX信號可引起在相應(yīng)的RX電極上的響應(yīng)，其可被感測以確定觸摸事件是否出現(xiàn)。
[0067]控制器230可控制系統(tǒng)200中的電容感測操作。在一個實(shí)施方式中，控制器230可包括感測控制電路238、濾波器電路211、位置確定電路220、噪聲偵聽電路202和校準(zhǔn)寄存器210。在一些實(shí)施方式中，控制器230 (例如，電路238、211、220、202和210)可由執(zhí)行指令的處理器實(shí)現(xiàn)。然而，在其它實(shí)施方式中，這樣的電路的全部或一部分可由定制邏輯和/或可編程邏輯實(shí)現(xiàn)。
[0068]感測控制電路238可產(chǎn)生用于控制對來自感測網(wǎng)絡(luò)108的信號的采集的信號。在所示實(shí)施方式中，感測控制電路238可激活應(yīng)用于開關(guān)電路232的開關(guān)控制信號SW_CTRL。在特定的實(shí)施方式中，互電容感測可被使用，且感測控制電路238可順序地將來自信號發(fā)生器336的TX信號連接到感測網(wǎng)絡(luò)108內(nèi)的TX電極。當(dāng)每個TX電極使用TX信號被驅(qū)動時，感測控制電路238可順序地將RX電極連接到ADC234，以為每個RX電極產(chǎn)生數(shù)字感測值。應(yīng)理解，其它實(shí)施方式可使用不同的感測操作。
[0069]噪聲偵聽電路202也可通過激活開關(guān)控制信號SW_CTRL來控制來自感測網(wǎng)絡(luò)108的信號的采集。然而，如與觸摸事件相反的，噪聲偵聽電路202可配置到感測網(wǎng)絡(luò)108的路徑以啟用本地噪聲的探測。在特定的實(shí)施方式中，噪聲偵聽電路202可將信號發(fā)生器236隔離于感測電路108。此外，多組電極(例如，RX、TX或兩者)可同時連接到ADC234。噪聲偵聽電路202可對這樣的數(shù)字值進(jìn)行濾波，并接著將它們與噪聲閾值比較，以確定噪聲水平。這樣的行動可包括得出“無噪聲”、“噪聲”或可選地“高噪聲”的確定，如上面關(guān)于圖1描述的。
[0070]如果沒有來自噪聲偵聽電路202的噪聲確定，則控制器203可執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)掃描110，如上所述。響應(yīng)于來自噪聲偵聽電路202的噪聲確定，控制器230可改變電容感測操作。在一個實(shí)施方式中，如果噪聲被探測到，則感測控制電路238可根據(jù)跳頻算法224實(shí)現(xiàn)跳頻方案(例如圖1的跳頻114)。感測控制電路238可向信號發(fā)生器236提供信號FREQ，使信號發(fā)生器236根據(jù)跳頻算法224所限定的方案來切換信號TX的頻率。在一個實(shí)施方式中，用于跳頻的內(nèi)部設(shè)置由校準(zhǔn)寄存器210中的值控制。在一個實(shí)施方式中，對跳頻算法224所使用的每個頻率，使用單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)224可包括例如對每個頻率的內(nèi)部設(shè)置，例如積分時間(例如，所感測的電流被平均以得到總電荷的時間的量)和應(yīng)用于感測網(wǎng)絡(luò)108中的TX和RX電極的每個交叉點(diǎn)以補(bǔ)償寄生互電容的IDAC數(shù)據(jù)。跳頻算法224和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226可存儲在控制器230可訪問的存儲設(shè)備222上。
[0071]濾波器電路211可對在感測操作和噪聲探測操作期間產(chǎn)生的感測值進(jìn)行濾波。在所示實(shí)施方式中，濾波器電路211可啟用一種或多種類型的中值濾波和一種或多種類型的共模濾波。應(yīng)理解，濾波器電路211可以是對代表所感測的電容的數(shù)字值進(jìn)行操作的數(shù)字電路。在特定的實(shí)施方式中，濾波器電路211可包括處理器，其從由ADC234輸出的值產(chǎn)生感測值數(shù)據(jù)。感測值的這些陣列可根據(jù)一個或多個選定的濾波算法來操縱，以創(chuàng)建經(jīng)濾波的感測值的輸出陣列?？苫谔綔y到的噪聲水平來選擇濾波器電路211所使用的濾波類型。
[0072]位置確定電路220可采用經(jīng)濾波的感測值，以產(chǎn)生觸摸位置值(或無探測到的觸摸)用于由其它過程例如設(shè)備所運(yùn)行的應(yīng)用使用。以這種方式，電容感測系統(tǒng)200可包括用于探測噪聲值的偵聽電路和數(shù)字濾波器，其基于所探測的噪聲水平是可選擇的。
[0073]跳頻的理念是探測到超過某個閾值的噪聲則切換到具有低于閾值的噪聲的不同頻率。如果沒有一個頻率在滿足噪聲閾值的列表中，則跳頻算法可選擇最安靜的頻率，并在該頻率處操作。系統(tǒng)可偵聽噪聲并在超過某個其它可接受的噪聲閾值的情況下開啟濾波。噪聲偵聽和濾波與跳頻的組合可使用三個不同的閾值:1)第一噪聲閾值，其中噪聲可使用濾波器來濾波；2)第二噪聲閾值，其中噪聲不能明確地通過標(biāo)準(zhǔn)濾波器來濾波，并可受益于頻率變化；以及3)第三噪聲閾值，其中噪聲被認(rèn)為是額外的噪聲，且其中額外的步驟例如減少積分時間可被采取。
[0074]圖3是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式的使用跳頻的噪聲抑制方法的流程圖。該方法300可由處理邏輯執(zhí)行，處理邏輯可包括硬件(電路、專用邏輯等)、軟件(例如在通用計算系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器上運(yùn)行)、固件(嵌入式軟件)或其任何組合。在一個實(shí)施方式中，上面關(guān)于圖2描述的控制器230執(zhí)行方法300的一些操作。可選地，電容感測系統(tǒng)200的其它部件可執(zhí)行方法300的一些或全部操作。[0075]參考圖3，方法300以初始化硬件(塊310)和初始化固件(塊320)開始。初始化硬件可包括建立用于掃描感測網(wǎng)絡(luò)的電極的電路，例如開關(guān)電路232、ADC234、信號發(fā)生器236等。作為初始化固件的部分，處理邏輯可分配全局變量，初始化掃描設(shè)置(塊322)并初始化跳頻設(shè)置(塊324)。在塊322初始化掃描設(shè)置可包括例如設(shè)定待執(zhí)行的掃描循環(huán)的數(shù)量(例如，樣本的數(shù)量)、設(shè)置給定頻率的積分時間、哪個電極將被掃描、掃描順序、初始化與掃描相關(guān)的任何變量和閾值，等等。在塊324初始化跳頻設(shè)置可包括例如設(shè)置與跳頻算法224相關(guān)的頻率、變量和閾值的可用數(shù)量，等等。接著，處理邏輯執(zhí)行預(yù)掃描例程(塊330)，其中處理邏輯設(shè)置掃描設(shè)置(塊332)，并執(zhí)行跳頻算法(塊334)。此外，作為預(yù)掃描例程的部分，處理邏輯可掃描電極以得到電極的基線水平。當(dāng)在設(shè)備上沒有觸摸時基線被測量，并用于確定從基線(原始數(shù)據(jù))的變化是否高于觸摸閾值。預(yù)掃描例程可包括其它系統(tǒng)操作，正如受益于本公開的本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的。
[0076]接著，處理邏輯確定掃描是否被啟用(塊340 )。如果沒有被啟用，則處理邏輯啟用掃描(塊370)，更新寄存器(塊380)，并將數(shù)據(jù)報告給主機(jī)(塊390)，在塊330處返回預(yù)掃描例程。在一個實(shí)施方式中，在塊380更新寄存器包括將來自單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226的值加載到校準(zhǔn)寄存器210中。在某些實(shí)施方式中，因?yàn)閷γ總€頻率使用相同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226，在塊380更新寄存器可只進(jìn)行一次。在一個實(shí)施方式中，當(dāng)在塊390向主機(jī)報告數(shù)據(jù)時，處理邏輯向主機(jī)發(fā)送中斷，以讓主機(jī)的操作系統(tǒng)的驅(qū)動器知道有新數(shù)據(jù)。
[0077]當(dāng)在塊340啟用掃描時，處理邏輯掃描傳感器(塊350)并處理結(jié)果(塊360)。作為對結(jié)果處理的部分，處理邏輯可確定原始計數(shù)和基線之間的差異。原始計數(shù)可以是代表在電極上測量的電容的數(shù)字值。此外，作為對結(jié)果處理的部分，處理邏輯計算形心(塊362)。形心可確定觸摸的坐標(biāo)位置，例如觸摸的X/Y坐標(biāo)。這可按照像素或按照觸摸表面的坐標(biāo)系映射來報告。當(dāng)某些條件適用時，處理邏輯也可執(zhí)行濾波，如本文所述的。
[0078]圖3的流程圖示出跳頻算法可如何在電容觸摸屏控制器的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。在一個實(shí)施方式中，電容觸摸屏控制器是TrueTouch?觸摸屏控制器,例如由加利福尼亞州SanJose的Cypress半導(dǎo)體公司開發(fā)的TrueTouch? 5觸摸全點(diǎn)觸摸屏控制器的CY8CTMA3xx系列。TrueTouch?電容觸摸屏控制器使用感測技術(shù)來解析高達(dá)5英寸的觸摸屏上的多個手指和觸筆的觸摸位置，支持主要的操作系統(tǒng)，并被優(yōu)化來用于低功率多觸摸手勢和全點(diǎn)觸摸屏功能?？蛇x地，跳頻特征可被嵌入其它觸摸屏控制器或觸摸感測設(shè)備的其它觸摸控制器中。
[0079]圖4是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式的使用半周期的不連續(xù)積分的方法的流程圖。該方法400可由處理邏輯執(zhí)行，處理邏輯可包括硬件(電路、專用邏輯等)、軟件(例如在通用計算系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器上運(yùn)行)、固件(嵌入式軟件)或其任何組合。在一個實(shí)施方式中，上面關(guān)于圖2描述的控制器230執(zhí)行方法400的一些操作?？蛇x地，電容感測系統(tǒng)200的其它部件可執(zhí)行方法400的一些或全部操作。
[0080]參考圖4，方法400以在感測網(wǎng)絡(luò)上偵聽噪聲(塊410)開始。在一個實(shí)施方式中，噪聲偵聽電路202針對噪聲監(jiān)測感測網(wǎng)絡(luò)108的RX電極上的信號。噪聲偵聽電路202可使用與用于電容感測(例如，觸摸位置探測)的相同電極以用于噪聲探測。噪聲偵聽電路202可比較所探測的噪聲與一個或多個閾值(塊420)以產(chǎn)生關(guān)于噪聲的存在的確定。如果噪聲低于第一閾值，則確定沒有噪聲存在。在這種情況下，方法400可繼續(xù)正常操作或返回到塊410，以繼續(xù)監(jiān)測在當(dāng)前頻率處的噪聲。如果噪聲高于第一閾值，則確定噪聲存在，且方法400可繼續(xù)到塊430，其中可采取步驟來降低噪聲對電容感測操作的影響。
[0081]在一個實(shí)施方式中，感測控制電路238可根據(jù)跳頻算法224使電容感測系統(tǒng)200跳躍到不同的頻率(塊430)。跳頻算法可包括以特定的順序布置的很多不同的頻率，其可用作電容感測系統(tǒng)200的操作頻率。跳頻的理念是切換到?jīng)]有噪聲或具有低噪聲水平的不同頻率，以減小對電容感測的不利影響。因此，當(dāng)在塊420確定噪聲水平超過預(yù)定閾值時，在塊430，操作頻率可切換到由跳頻算法指定的下一頻率。在一個實(shí)施方式，當(dāng)在塊430跳躍到新頻率時，感測控制電路238可測量在新頻率處的噪聲水平。如果噪聲閾值被超過，則操作頻率可再次被切換，直到具有可接受水平的噪聲的頻率被找出。
[0082]接著，或可選地在切換到新頻率之前，感測控制電路238可將相同的校準(zhǔn)值應(yīng)用于新頻率(塊440)。在一個實(shí)施方式中，應(yīng)用校準(zhǔn)值包括將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226加載到校準(zhǔn)寄存器210中。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可包括例如對新頻率的內(nèi)部設(shè)置，例如積分時間(例如，所感測的電流被平均以得到總電荷的時間的量)和應(yīng)用于感測網(wǎng)絡(luò)108中的TX和RX電極的每個交叉點(diǎn)以補(bǔ)償寄生互電容的IDAC數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施方式中，只有由在跳頻算法224中使用的所有頻率共享的單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)226。這消除了對存儲每個頻率的不同校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需要，從而節(jié)省存儲設(shè)備222中的空間。
[0083]感測控制電路238可接著針對在校準(zhǔn)的新頻率處觸摸物體(例如，觸筆或用戶的手指)的存在掃描感測網(wǎng)絡(luò)108 (塊450)。在一個實(shí)施方式中，這包括對從感測網(wǎng)絡(luò)108接收的電流積分一段時間(即，積分時間)以便得到總電荷。因?yàn)槊總€頻率共享相同的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，積分時間在跳頻算法所224使用的所有頻率中在一半周期內(nèi)保持不變。不連續(xù)積分(通過半周期縮短)對用在電容感測系統(tǒng)中是可接受的，而不遭受性能整合。不連續(xù)積分(通過半周期縮短)的信道頻率響應(yīng)沒有諧波的分叉或與連續(xù)積分的明顯差異。因此，對每個掃描頻率使用恒定積分時間的不連續(xù)積分消除了對存儲由跳頻算法224使用的每個頻率的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的需要。
[0084]圖5A是示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的使用恒定積分時間的電容感測系統(tǒng)的操作的時序圖。圖表500示出兩個頻率:fl510和f2520。在一個實(shí)施方式中，Π500可代表電容感測系統(tǒng)200的初始或當(dāng)前操作頻率，而f2500可代表根據(jù)跳頻算法224跳躍到的頻率。如所示，這些頻率具有不同的周期(即，Tftxl > Tftx2),但積分時間對于Π510和f2520是恒定的(即，Tintl h=Tint2 h)0例如，積分時間可等于2微秒或某個其它時間值。
[0085]圖表500示出在頻率Π510和f2520處相同的輸入電流Iinp515。在一個實(shí)施方式中，輸入電流Iinp515是從感測網(wǎng)絡(luò)108的一個或多個RX電極接收的電流。雖然積分時間對這兩個頻率保持相同，但在積分之間的暫停的長度不同，以解決周期長度中的差異。這些暫停是在一些實(shí)施方式中使用的不連續(xù)積分的部分。例如，如果單個ADC234用于感測網(wǎng)絡(luò)108上的8個RX信道，則時間被花費(fèi)來累積來自每個信道的數(shù)據(jù)。這些操作可在暫停期間執(zhí)行。通常，當(dāng)使用不連續(xù)積分時，頻率響應(yīng)特征的主諧波和主瓣被劃分為二。這可能對跳頻算法的操作產(chǎn)生問題。然而，因?yàn)橄嗤姆e分時間用于一半周期，頻率響應(yīng)特征的主瓣不被劃分為二。因此，系統(tǒng)可獲得連續(xù)積分的優(yōu)點(diǎn)，而不必存儲每個頻率的單獨(dú)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0086]圖5B是示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的使用不連續(xù)積分(通過半周期縮短)的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。在這個實(shí)施方式中，所示頻率響應(yīng)特征相應(yīng)于上面關(guān)于圖5A描述的頻率Π510和f2520。如圖表550所示，每個頻率響應(yīng)特征的主瓣560和570被移動(B卩，在不同的頻率處偏移)，然而，所有瓣的面積保持實(shí)質(zhì)上相同。也就是說，該面積不隨著頻率而改變，積分時間改變可能就是這樣，且相同的信號可使用不同的操作頻率來探測。
[0087]圖6是示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的使用共享的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的跳頻算法的流程圖。圖600以對頻率fl校準(zhǔn)電容感測系統(tǒng)200 (塊602)開始。因?yàn)橛伤惴?00使用的每個頻率共享單組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，只有一個校準(zhǔn)操作(步驟602)被執(zhí)行。在其它系統(tǒng)中，每個頻率可具有單獨(dú)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，因而對每個頻率需要校準(zhǔn)操作。根據(jù)算法所使用的頻率的數(shù)量，這可能是耗時的和資源密集的(例如，RAM/R0M存儲空間)過程。
[0088]在校準(zhǔn)之后，針對噪聲監(jiān)測當(dāng)前頻率fO (步驟604)。如果沒有噪聲被探測到，則頻率不需要改變，所以電容感測系統(tǒng)在頻率fO處繼續(xù)操作。如果噪聲被探測到，則算法600發(fā)起到算法600所指定的下一頻率f I的切換(步驟606)。因?yàn)橐呀?jīng)在步驟602校準(zhǔn)了頻率fl，所以不需要額外的校準(zhǔn)操作。針對噪聲監(jiān)測頻率fl，且如果噪聲被探測到，則算法600發(fā)起到另一頻率f2的切換(步驟608)。因?yàn)轭l率f2與頻率fl共享校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所以不需要進(jìn)一步的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)可在系統(tǒng)初始化時僅被執(zhí)行一次，且當(dāng)從Π切換到f2時，系統(tǒng)只需要應(yīng)用相同的校準(zhǔn)值。系統(tǒng)在頻率f2處繼續(xù)操作，維持恒定積分時間。由于探測到噪聲，算法600按需要繼續(xù)在整個可用頻率中循環(huán)。
[0089]圖7是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式的使用半周期的不連續(xù)積分的方法的流程圖。方法400可由處理邏輯執(zhí)行，處理邏輯可包括硬件(電路、專用邏輯等)、軟件(例如在通用計算系統(tǒng)或?qū)Ｓ脵C(jī)器上運(yùn)行)、固件(嵌入式軟件)或其任何組合。在一個實(shí)施方式中，上面關(guān)于圖2描述的控制器230執(zhí)行方法700的一些操作?？蛇x地，電容感測系統(tǒng)200的其它部件可執(zhí)行方法700的一些或全部操作。
[0090]參考圖7，方法700以在感測網(wǎng)絡(luò)上偵聽噪聲(塊710)開始。在一個實(shí)施方式中，噪聲偵聽電路202針對噪聲監(jiān)測感測網(wǎng)絡(luò)108的RX電極上的信號。噪聲偵聽電路202可使用與用于電容感測(例如，觸摸位置探測)的相同電極，以用于噪聲探測。噪聲偵聽電路202可比較所探測的噪聲與一個或多個閾值(塊720)以產(chǎn)生關(guān)于噪聲的存在的確定。在一個實(shí)施方式中，閾值可以是在指示“高噪聲”的存在時使用的第二閾值。第二閾值可例如高于用于確定任何噪聲是否存在的第一閾值。如果噪聲低于第二閾值，則可使用在跳頻算法中的所有頻率中共享的恒定積分時間(塊730)。如果噪聲高于第二閾值，則確定高噪聲存在，且方法400可繼續(xù)到塊740，其中可采取步驟來降低噪聲對電容感測操作的影響。
[0091]在一個實(shí)施方式中，電容感測系統(tǒng)可降低積分時間，同時維持恒定頻率(塊740)。這可例如通過將新校準(zhǔn)數(shù)據(jù)上傳到校準(zhǔn)寄存器210、規(guī)定新積分時間來完成。這可減小主頻諧波上的噪聲的振幅。在一個實(shí)施方式中，減小積分時間可被完成以減少噪聲而不是跳躍到不同的頻率(例如，如果電容感測系統(tǒng)不支持跳頻)。在另一實(shí)施方式中，減小積分時間可被完成，以及還切換頻率。在一個實(shí)施方式中，積分時間可減小到一特定值，該特定值在積分時間和積分之間的暫停之間具有某種指定的關(guān)系。通過適當(dāng)?shù)剡x擇暫停時間，電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)可被操縱以減少在特定諧波(其中操作存在)處的噪聲，導(dǎo)致感測性能的提聞。
[0092]在一個實(shí)施方式中，控制器230包括積分器，其以T/2的速率與ADC234同步地操作。積分器可包括復(fù)位開關(guān)，其被啟動來在積分周期之間使積分器復(fù)位。復(fù)位開關(guān)可能花費(fèi)某段時間(Tres)來復(fù)位。在一個實(shí)施方式中，該復(fù)位開關(guān)使積分周期(τ )變窄到τ =Τ/2-Τ_。通過控制復(fù)位時間Tms，控制器230可能在期望位置處引入陷波(例如，以減小在特定諧波處的噪聲)。例如，如果T,es=l/3*T/2，則τ=Τ/3。這可消除頻率響應(yīng)的第三諧波。類似地，例如，如果T,es=l/5*T/2，則τ=2/5*Τ。這可消除頻率響應(yīng)的第五諧波。
[0093]感測控制電路238可接著針對觸摸物體(例如，觸筆或用戶的手指)在校準(zhǔn)的新頻率處的存在掃描感測網(wǎng)絡(luò)108 (塊750)。在一個實(shí)施方式中，這包括對從感測網(wǎng)絡(luò)108接收的電流積分一段時間(即，積分時間)以便得到總電荷。根據(jù)在塊720處的確定，積分時間可以是標(biāo)準(zhǔn)積分時間或減少的積分時間。
[0094]圖8Α是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的操作的時序圖。圖表800示出兩個頻率:fl810和f2820。在一個實(shí)施方式中，f2820可代表電容感測系統(tǒng)200的初始或當(dāng)前操作頻率，而Π810可代表在積分時間減少之后的相同頻率。如所示，頻率具有相同的周期(即，Tftxl=Tftx2),但積分時間對于Π510和f2520改變(即，Tintl—h< Tint2 h)。例如，積分時間可以是Tintl—h=2.5微秒和Tint2 h=0.625微秒。在其它實(shí)施方式中，可使用一些其它積分時間。
[0095]圖SB是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。在該實(shí)施方式中,所示頻率響應(yīng)特征相應(yīng)于如上面關(guān)于圖8A描述的頻率Π810和f2820。如在圖850中示出的，在積分時間減少之后的主諧波處的噪聲的振幅870明顯小于在積分減小之前的振幅860。
[0096]圖9是示出根據(jù)實(shí)施方式的為了抗擾性而使用策略上減少的積分時間的電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特征的圖示。在一個實(shí)施方式中，積分時間可在策略上減小到一特定值，該特定值在積分時間和積分之間的暫停之間有某種指定的關(guān)系。通過適當(dāng)?shù)剡x擇暫停時間，電容感測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)可被操縱以減少其中存在有噪聲的特定諧波處的噪聲，導(dǎo)致感測性能的提高。例如，圖表900示出積分時間的三個不同的減少:T1=0納秒(ns)，T2=200ns,以及T3=450ns。由于暫停和積分時間之間的關(guān)系，可特別地以在特定諧波處的噪聲為目標(biāo)做針對性處理。實(shí)際關(guān)系可通過測試、試錯法等來確定，或使用適當(dāng)?shù)墓絹碛嬎?。例如，在所示圖表900中，各種積分時間在第一(0.5MHz )和第二諧波(1.5MHz )處稍微改變噪聲振幅，但不明顯減少噪聲。然而在第三諧波(2.5MHz)處，雖然對T1910和T3930有噪聲的非常少的減少，但對T3920有噪聲的明顯減少。因此，在這個情況下，積分時間減小200納秒在2.5MHz的噪聲頻率處提供良好的抗擾性。如果噪聲在該頻率處被探測到，則電容感測系統(tǒng)可通過將積分時間減少規(guī)定的量(例如,200納秒)來以該噪聲為目標(biāo)做針對性處理，以實(shí)現(xiàn)抗擾性。在一個實(shí)施方式中，減少積分時間可被完成以減少噪聲而不是跳躍到不同的頻率(例如，如果電容感測系統(tǒng)不支持跳頻)。
[0097]圖10是示出具有用于使用半周期進(jìn)行不連續(xù)積分的處理設(shè)備1010的電子系統(tǒng)1000的一個實(shí)施方式的方框圖。電子系統(tǒng)1000包括處理設(shè)備1010、觸摸屏1025、觸摸傳感器墊1020、觸筆1030、主機(jī)處理器1050、嵌入式控制器1060和非電容感測元件1070。在所示實(shí)施方式中，電子系統(tǒng)1000包括經(jīng)由總線1022耦合到處理設(shè)備1010的觸摸屏1025。觸摸屏1025可包括多維電容感測陣列。多維電容感測陣列可包括被組織為行和列的多個感測元件。在另一實(shí)施方式中，觸摸屏1025作為多點(diǎn)可尋址(“APA”)的互電容感測陣列操作。在另一實(shí)施方式中，觸摸屏1025作為耦合電荷的接收器來操作。
[0098]上面詳細(xì)描述了用于探測并跟蹤觸摸物體1040和觸筆1030的觸摸屏1025和處理設(shè)備1010的操作和配置。簡而言之，處理設(shè)備1010配置成探測在觸摸屏1025上的觸筆1030的存在以及觸摸物體1040的存在。處理設(shè)備1010可分別地探測并跟蹤在觸摸屏1025上的觸筆1030和觸摸物體1040。在一個實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010可同時探測并跟蹤在觸摸屏1025上的觸筆1030和觸摸物體1040。如本文所述的，觸摸屏1025與觸筆1030電容地耦合，與常規(guī)電感觸筆應(yīng)用相反。還應(yīng)注意，用于觸摸屏1025的被配置成探測觸摸物體1040而使用的相同的組件也用于探測和跟蹤觸筆1030，而沒有如按照慣例的用于感應(yīng)地跟蹤觸筆1030的額外的PCB層。
[0099]在所示實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010包括模擬和/或數(shù)字通用輸入/輸出(“GP10”)端口 1007。GPIO端口 1007可以是可編程的。GPIO端口 1007可耦合到可編程互連和邏輯(“PIL”)，其充當(dāng)處理設(shè)備1010的數(shù)字塊陣列(未示出)和GPIO端口 1007之間的互連。數(shù)字塊陣列可配置成在一個實(shí)施方式中使用可配置的用戶模塊(“UM”)來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字邏輯電路(例如，DAC、數(shù)字濾波器或數(shù)字控制系統(tǒng))。數(shù)字塊陣列可耦合到系統(tǒng)總線。處理設(shè)備1010還可包括存儲器，例如隨機(jī)存取存儲器(“RAM”)1005和程序閃存1004。RAM1005可以是靜態(tài)RAM (“SRAM”)，而程序閃存1004可以是非易失性存儲器，其可用于存儲固件(例如，由程序核心1002可執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)本文所述的操作的控制算法)。處理設(shè)備1010還可包括耦合到存儲器和處理核心1002的存儲控制器單元(“MCU”)1003。在一個實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010表不上面描述的控制器230。
[0100]處理設(shè)備1010還可包括模擬塊陣列(未示出)。模擬塊陣列還耦合到系統(tǒng)總線。模擬塊陣列還可配置成在一個實(shí)施方式中使用可配置的UM實(shí)現(xiàn)各種模擬電路(例如，ADC或模擬濾波器)。模擬塊陣列還可耦合到GPIO端口 1007。
[0101]如所示，電容傳感器1001可集成到處理設(shè)備1010中。電容傳感器1001可包括用于耦合到外部部件例如觸摸傳感器墊1020、觸摸屏1025、觸摸屏滑塊(未示出)、觸摸傳感器按鈕(未不出)和/或其它設(shè)備的模擬I/o。在一個實(shí)施方式中，觸摸傳感器墊1020、觸摸屏1025和非電容傳感器元件1070可代表上面描述的感測網(wǎng)絡(luò)108。
[0102]在一個實(shí)施方式中，電子系統(tǒng)1000包括經(jīng)由總線1021耦合到處理設(shè)備1010的觸摸傳感器墊1020。觸摸傳感器墊1020可包括多維電容感測陣列。多維感測陣列可包括被組織為行和列的多個感測元件。在另一實(shí)施方式中，觸摸傳感器墊1020是APA互電容感測陣列。在另一實(shí)施方式中，觸摸傳感器墊1020作為耦合電荷的接收器來操作。
[0103]在一實(shí)施方式中，電子系統(tǒng)1000還可包括經(jīng)由總線1071和GPIO端口 1007耦合到處理設(shè)備1010的非電容感測元件1070。非電容感測元件1070可包括按鈕、發(fā)光二極管(“LED”)和其它用戶接口設(shè)備，例如鼠標(biāo)、鍵盤或不需要電容感測的其它功能鍵。在一個實(shí)施方式中，總線1021、1022和1071可以以單個總線體現(xiàn)?？蛇x地，這些總線可配置成一個或多個單獨(dú)總線的任何組合。
[0104]處理設(shè)備1010可包括內(nèi)部振蕩器/時鐘1006和通信模塊(“COM”)1008。在另一實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010提供擴(kuò)展頻譜時鐘(未示出)。內(nèi)部振蕩器/時鐘1006向處理設(shè)備1010的一個或多個部件提供時鐘信號。通信模塊1008可用于經(jīng)由主機(jī)接口(“I/F”)線1051與外部部件例如主機(jī)處理器1050通信。可選地，處理設(shè)備1010還可耦合到嵌入式控制器1060以與外部部件例如主機(jī)處理器1050通信。在一個實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010配置成與嵌入式控制器1060或主機(jī)處理器1050通信以發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。
[0105]處理設(shè)備1010可存在于公共載體基底例如集成電路(“1C”)管芯基底、多芯片模塊基底等上?？蛇x地，處理設(shè)備1010的部件可以是一個或多個集成電路和/或分立部件。在一個示例性實(shí)施方式中，處理設(shè)備1010是由加利福尼亞州San Jose的Cypress半導(dǎo)體公司開發(fā)的芯片(“PSoC?”)處理設(shè)備上的可編程系統(tǒng)?？蛇x地，處理設(shè)備1010可以是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的一個或多個其它處理設(shè)備，例如微處理器或中央處理單元、控制器、專用處理器、數(shù)字信號處理器(“DSP”)、專用集成電路(“ASIC”)、現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)等。
[0106]還應(yīng)注意，本文所述的實(shí)施方式不限于具有耦合到主機(jī)的處理設(shè)備的配置，而是可包括測量感測設(shè)備上的電容并將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)計算機(jī)的系統(tǒng)，在主機(jī)計算機(jī)上原始數(shù)據(jù)被應(yīng)用分析。實(shí)際上，由處理設(shè)備1010完成的處理也可在主機(jī)中完成。
[0107]電容傳感器1001可集成到處理設(shè)備1010的IC中，或可選地，單獨(dú)的IC中。可選地，電容傳感器1001的描述可產(chǎn)生并被編譯，用于合并到其它集成電路中。例如，描述電容感測電路1001或其部分的行為級代碼可使用硬件描述語言例如VHDL或Verilog來產(chǎn)生，并存儲到機(jī)器可訪問介質(zhì)(例如，CD-ROM、硬盤、軟盤等)。此外，行為級代碼可被編譯成寄存器傳輸級(“RTL”)代碼、網(wǎng)表或甚至電路布局，并存儲到機(jī)器可訪問介質(zhì)。行為級代碼、RTL代碼、網(wǎng)表和電路布局都代表描述電容傳感器1001的各種級別的抽象。
[0108]應(yīng)注意，電子系統(tǒng)1000的部件可包括上面描述的所有部件?？蛇x地，電子系統(tǒng)1000可包括上面描述的部件中的僅僅一些。
[0109]在一個實(shí)施方式中，電子系統(tǒng)1000可用在平板型計算機(jī)中?？蛇x地，電子設(shè)備可用在其它應(yīng)用例如筆記本型計算機(jī)、移動手機(jī)、個人數(shù)字助理(“PDA”)、鍵盤、電視機(jī)、遠(yuǎn)程控制裝置、監(jiān)測器、手持多媒體設(shè)備、手持媒體(音頻和/或視頻)播放器、手持游戲設(shè)備、用于銷售點(diǎn)交易的簽名輸入設(shè)備、以及電子書閱讀器、全球定位系統(tǒng)(“GPS”)或控制面板中。本文所述的實(shí)施方式不限于用于筆記本計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的觸摸屏或觸摸傳感器墊，而是可用在其它電容感測實(shí)現(xiàn)中，例如，感測設(shè)備可以是觸摸傳感器滑塊或觸摸傳感器按鈕(例如，電容感測按鈕)。在一個實(shí)施方式中，這些感測設(shè)備可包括一個或多個電容傳感器。本文所述的操作不限于筆記本計算機(jī)指示器操作，而是可包括其它操作，例如照明控制(減光器)、音量控制、圖形均衡器控制、速度控制或需要逐漸的或分立的調(diào)節(jié)的其它控制操作。還應(yīng)注意，電容感測實(shí)現(xiàn)的這些實(shí)施方式可結(jié)合非電容感測元件來使用，非電容感測元件包括但不限于選擇按鈕、滑塊(例如，顯示亮度和對比度)、滾輪、多媒體控制(例如，音量、進(jìn)軌等)手寫識別和數(shù)字鍵盤操作。
[0110]本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括本文所述的各種操作。這些操作可由硬件部件、軟件、固件或其組合來執(zhí)行。通過本文所述的各種總線提供的任何信號可與其它信號時間復(fù)用，并通過一個或多個公共總線提供。此外，電路部件或塊之間的互連可被示為總線或單個信號線。每個總線可以可選地是一個或多個信號線，且每個單信號線可以可選地是總線。
[0111]某些實(shí)施方式可被實(shí)現(xiàn)為可包括存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品。這些指令可用于對通用或?qū)Ｓ锰幚砥骶幊桃詧?zhí)行所述操作。機(jī)器可讀介質(zhì)包括用于存儲或發(fā)送以機(jī)器(例如，計算機(jī))可讀的形式(例如，軟件、處理應(yīng)用)的信息的任何機(jī)制。機(jī)器可讀介質(zhì)可包括但不限于磁存儲介質(zhì)(例如，軟盤)、光存儲介質(zhì)(例如，⑶-ROM)、磁-光存儲介質(zhì)、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、可擦除可編程存儲器(例如，EPROM和EEPR0M)、閃存、或適合于存儲電子指令的任何類型的介質(zhì)。
[0112]此外，可在分布式計算環(huán)境中實(shí)踐一些實(shí)施方式，在該分布式計算環(huán)境中，機(jī)器可讀介質(zhì)存儲在多于一個的計算機(jī)系統(tǒng)上和/或由多于一個的計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。此外，在計算機(jī)系統(tǒng)之間傳輸?shù)男畔⒖稍谶B接計算機(jī)系統(tǒng)的通信介質(zhì)中被推(push)或拉(pull)。
[0113]本文所述的數(shù)字處理設(shè)備可包括一個或多個通用處理設(shè)備，例如微處理器或中央處理單元、控制器等。可選地，數(shù)字處理設(shè)備可包括一個或多個專用處理設(shè)備，例如數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在可選實(shí)施方式中，例如，數(shù)字處理設(shè)備可以是具有包括核心單元和多個微引擎的多個處理器的網(wǎng)絡(luò)處理器。此外，數(shù)字處理設(shè)備可包括通用處理設(shè)備和專用處理設(shè)備的任何組合。
[0114]雖然在此以特定的順序示出和描述了方法的操作，每種方法的操作的順序可改變，使得某些操作可以按相反的順序執(zhí)行，或使得某個操作可至少部分地與其它操作同時執(zhí)行。在另一實(shí)施方式中，不同操作的指令或子操作可以用間歇的和/或交替的方式。
【權(quán)利要求】
1.一種主機(jī)設(shè)備，包括: 顯示器； 電容感測陣列，其與所述顯示器相關(guān)地布置； 觸摸屏控制器，其耦合到所述電容感測陣列，其中所述觸摸屏控制器包括: 電容感測電路，其耦合到所述電容感測陣列；以及 噪聲偵聽電路，其耦合到所述電容感測陣列，其中所述噪聲偵聽電路配置成探測在第一操作頻率處的來自至少一個噪聲源的在所述電容感測電路上的噪聲，其中所述觸摸屏控制器配置成響應(yīng)于探測到所述噪聲而切換到第二操作頻率，其中當(dāng)掃描在所述第一操作頻率和所述第二操作頻率處的所述電容感測陣列時，在一半周期內(nèi)使用恒定積分時間。
【文檔編號】G06F3/044GK203773517SQ201420041925
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年2月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】歐勒山德·卡爾賓, 米爾頓·里貝羅, 弗羅迪米爾·比戴, 羅曼·歐吉扣, 安德理·馬哈瑞塔, 伊戈爾·科萊奇 申請人:賽普拉斯半導(dǎo)體公司