改善噪声鲁棒性、确定手指在触摸面板、避免误唤醒方法
【专利说明】改善噪声鲁棒性、确定手指在触摸面板、避免误唤醒方法
[0001]原申请案的申请日是2010.08.25，申请号是201010266046.X，发明创造名称是”用于互电容触摸感测装置的固件方法和装置”。
技术领域
[0002]这里描述的本发明的各种实施例一般地涉及电容性感测输入装置的领域，更具体地涉及用于在触摸屏和/或触摸板中具有特别有效的应用的互电容(mutualcapacitance)测量或感测系统、装置、组件和方法的固件。这里描述的本发明的实施例包括能够用于诸如蜂窝电话、MP3播放器、个人计算机、游戏控制器、膝上型计算机、PDA等便携式或手持式设备中的那些实施例。还描述了适用于固定状态应用的实施例，例如用于工业控制、家用设备、健身设备等。
【背景技术】
[0003]目前在多数电容性触摸感测装置中采用两种主要的电容性感测和测量技术。第一种这样的技术是自电容(self-capacitance)的技术。SYNAPTICS?所制造的许多装置都采用自电容测量技术，如诸如CYPRESS PS0C?之类的集成电路(IC)装置那样。自电容涉及利用诸如 1996 年 8 月 6 日授予 Bisset 等人的题为“Touch Pad Driven Handheld ComputingDevice”的美国专利N0.5，543，588中所描述的那些技术之类的技术来测量一系列电极板的自电容。
[0004]可以通过检测保持在给定电压的对象上所积累的电荷量来测量自电容(Q = CV)。通常通过向电极施加已知电压然后利用电路测量有多少电荷流动到该电极来测量自电容。当外部对象靠近电极时，另外的电荷被吸引到该电极。结果，电极的自电容增大。许多触摸传感器被配置为使得接地的对象是手指。人体实质上是通到使电场消失的表面的电容器，并且通常具有大约10pF的电容。
[0005]自电容触摸屏和/或触摸板中的电极通常是按照行和列来布置的。通过首先扫描行然后扫描列，可以确定例如由于手指的存在而引起的个体扰动的位置。
[0006]电容性触摸感测装置中采用的第二种主要电容性感测和测量技术是互电容的技术，其中通常利用电极的交叉栅格来执行测量。例如见1999年I月19日授予Gerpheide的题为“Methods and Apparatus for Data Input” 的美国专利 N0.5，861，875。与测量单个导体的电容并且可能受与其接近的其他对象影响的自电容测量相反，在互电容测量中，测量两个导体之间的电容。
[0007]在一些互电容测量系统中，感测电极的阵列布置在基板的第一侧，而驱动电极的阵列布置在基板的与第一侧相反的第二侧，驱动电极阵列中的一列或一行电极被驱动到特定电压，对感测电极阵列中的单行(或单列)的互电容被测量，从而确定单个行列相交处的电容。通过扫描所有的行和列，可以为栅格中的所有节点创建电容测量图。当用户的手指或其他导电对象靠近给定栅格点时，从该栅格点或者该栅格点附近发出的一些电场线被偏转，从而降低了该栅格点处两个电极的互电容。因为每次测量仅探测单个栅格交点，所以不会像一些自电容系统的情况那样在多个触摸时出现测量不确定性。此外，可以只利用IC上的2η个管脚来测量ηΧη处相交的栅格。
[0008]然而，已知在现有技术的互电容触摸屏的操作方面存在若干问题，包括但不限于:对真实手指触摸与悬停手指触摸进行区分、无法确定地预测用户接下来可能将他的手指放在触摸屏上的何处、噪声信号干扰触摸信号、不同用户之间在他们的触摸习惯和动作方面的显著可变性、由于周围环境的改变或者变化的手指大小或用户习惯而引起的操作特性的不希望的改变、以及可能由于错误唤醒引起的高功耗。
[0009]需要操作互电容感测系统的改进方法，以允许更加准确和可适应的触摸感测以及降低的功耗。
【发明内容】
[0010]在一个实施例中，提供了一种在互电容感测装置的处理器中对运动报告排序的方法，包括:跟踪用户在感测装置的触摸面板或触摸板上的个体触摸点(individual touchpoint);向感测装置的寄存器报告多个个体触摸点；在处理器中根据触摸标识(“触摸ID”)或者触摸力(“Touch Force”)对所述多个个体触摸点排序；如果采用触摸ID对触摸点排序，则将具有与其相关联的最小触摸ID的第一触摸点映射到第一寄存器位置，并且将具有与其相关联的最大触摸ID的第二触摸点映射到最后一个寄存器位置；以及如果采用触摸力对触摸点排序，则将具有与其相关联的最高的力的第一触摸点映射到第一寄存器位置，并且将具有与其相关联的最低的力的第二触摸点映射到最后一个寄存器位置。
[0011 ] 在另一实施例中，提供了一种报告互电容感测装置中的触摸点的方法，包括:跟踪用户在感测装置的触摸面板或触摸板上的个体触摸点；向处理器的寄存器报告多个个体触摸点；在处理器中判断所报告的多个个体触摸点当中的特定触摸点是新的触摸点还是现有的触摸点；如果该触摸点被确定为新的触摸点，则在处理器中判断与所述新的触摸点相关联的触摸力值是否大于第一阈值然后在处理器中将所述新的触摸点识别为触摸，并且如果触摸力值小于第一阈值则在处理器中将该触摸点识别为悬停；如果该触摸点先前被检测为悬停，则在处理器中判断与该触摸点相关联的触摸力值是否大于第一阈值然后在处理器中将该触摸点识别为触摸，并且如果触摸力值小于第一阈值则在处理器中将该触摸点识别为悬停；如果该触摸点先前被检测为触摸，则在处理器中判断与该触摸点相关联的触摸力值是否大于第二阈值然后在处理器中将该触摸点识别为触摸，并且如果触摸力值小于第二阈值则在处理器中将该触摸点识别为悬停；以及在寄存器和处理器中重复步骤(a)至(f)，直到所有所报告的个体触摸点已被识别为触摸或悬停为止。
[0012]在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的方法，包括:在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则在预定时间段内增大获取触摸点数据的速率。
[0013]在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的方法，包括:在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则增大用来针对感测装置的触摸面板上的给定X、Y位置来计算平均触摸值的触摸点值的数目。
[0014]在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的方法，包括:在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则降低对与传感装置相关联的暗帧基准值进行适配的速率。
[0015]在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的方法，包括:在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则在预定时间段内延长触摸点保持被表明为当前触摸点的持续时间。
[0016]在另一实施例中，提供了一种确定用户的手指在互电容感测装置中的触摸面板或触摸板上的触摸面积的方法，包括:在感测装置的处理器中确定触摸面板或触摸板中的哪个中心感测单元在生成最高的触摸点信号电平，并且确定这种最高的触摸点信号电平；确定与中心单元的相邻单元相对应的触摸点信号电平；对于那些与其相对应的信号电平满足或超过最高的触摸点信号电平的预定百分比的相邻单元，将这种单元与中心单元一起指定为触摸单元；以及基于这些触摸单元来确定触摸面板或触摸板的触摸面积。
[0017]在另一实施例中，提供了一种在具有触摸面板或触摸板的互电容感测装置中避免错误唤醒并使功耗最小化的方法，包括:在具有与其相关联的第一功耗模式的休息模式中操作感测装置，在该第一功耗模式中，处理器以第一预定速率周期性地搜索触摸面板或触摸屏上的触摸；以及在第一预定时间段上没有检测到触摸面板或触摸板上的触摸的情况下，利用处理器将感测装置变换到低于所述第一功耗模式的第二功耗模式，在该第二功耗模式中，处理器以低于第一预定速率的第二预定速率搜索触摸面板或触摸屏上的触摸。
[0018]在此公开了更多的实施例，或者在阅读并理解了说明书及其附图之后，这些实施例对于本领域技术人员将变得清楚。
【附图说明】
[0019]其中，附图标记说明如下:
[0020]本发明各个实施例的不同方面将从下面的说明、附图和权利要求中变得清楚，其中:
[0021]图1示出电容性触摸屏系统的一个实施例的剖视图；
[0022]图2示出触摸屏控制器的框图；
[0023]图3示出触摸屏系统和主机控制器的框图的一个实施例；
[0024]图4示出触摸屏系统的一个实施例的示意框图；
[0025]图5示出处理器或控制器100的触摸报告寄存器200的一个实施例；
[0026]图6示出排序算法210和250的实施例；
[0027]图7示出每触摸点悬停报告算法300的一个实施例；
[0028]图8示出在对数据不进行平均、进行一定的平均和进行更多的平均的比较性触摸点数据；
[0029]图9示出用于改善噪声鲁棒性的算法400的一个实施例；
[0030]图10(a)和10(b)示出以不同角度应用于触摸屏的手指70的侧视图；
[0031]图11示出用于计算触摸面积的图解表示的一个实施例；
[0032]图12示出利用图11说明的方法而获得的比较性结果；
[0033]图13示出用于计算触摸面积的算法500的一个实施例；
[0034]图14示出用于计算触摸面积的算法570的另一实施例；