专利名称：移动设备线控系统、线控装置及线控方法
技术领域：
本发明涉及移动设备线控技术，尤其涉及一种移动设备线控系统、线控装置及线
控方法。
背景技术：
随着手机的应用越来越广泛，线控耳机在手机中的运用也越来越多，目前，要实现对便携式移动设备的复杂控制，通常都是通过专用的串行接口以及多个控制按键的方式进行控制，这种线控方式需要增加微处理器电路，使得功耗和成本提高，且需要3. 5/2. 5mm标准三段式或四段式耳机插口之外的4根线(I2C通讯、电源和数字地)，如果使用标准5脚或结构兼容的扩展10脚的USB接口 ，利用USB协议支持线控上的控制协议，就要求线控装置本身电路支持USB协议(协议栈和芯片)从而增加了成本，或者在硬件上扩展标准的USB接口增加线控线路，这样至少导致线控装置硬件上的不标准化，这也增加成本，甚至增加了移动设备线控系统的复杂度。 在当今手机处理器能力越来越强，计算能力越来越廉价，单接口资源却越来越紧俏的条件下，如何利用简单的接口环境，仅依赖手机处理器进行信号处理就实现最低成本的线控功能，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动设备线控系统、线控装置及线控方法。
本发明的技术方案如下 本发明提供了一种线控装置，包括一导电的触头和一触点装置，所述触点装置包括衬底层、触点层、绝缘中空层和触头支撑层，所述述衬底层用来承载触点层，所述触头支撑层上设有一呈几何形状的运动轨迹，所述运动轨迹分为若干段，所述触点层上对应所述运动轨迹的每一段均设有若干触点，所述触头在触头支撑层上沿运动轨迹上的任一段运动时均会触碰到触点层上与该段运动轨迹所对应的触点，产生电脉冲信号，所述触头在运动轨迹中各段运动时产生的电脉冲信号数量均不相同。 所述线控装置，其中，所述运动轨迹为四边形，所述触点层上对应所述四边形运动轨迹的每边条均分别设有不同数量的触点。 所述线控装置，其中，所述运动轨迹为平均分为四段的圆形运动轨迹。 所述线控装置，其中，所述触点层上对应触头支撑层上圆形运动轨迹中各段的触
点数量均不相同。 所述线控装置，其中，所述触点层上对应触头支撑层圆形运动轨迹中各段的触点数量所组成的数列符合指数关系Xn或者XM，其中X取大于1的整数，n取正整数。
本发明还提供了一种移动设备线控系统，包括一移动设备和一线控装置，所述线控装置包括一导电的触头、一触点装置及两信号线，所述触点装置包括衬底层、触点层、绝缘中空层和触头支撑层，所述述衬底层用来承载触点层，所述触头支撑层上设有一分为若干段的圆形运动轨迹，所述触点层上对应所述圆形运动轨迹的各段分别设有不同数量的触
点，所述触头在触头支撑层上沿圆形运动轨迹上的任一段运动时均会触碰到触点层上与该
段运动轨迹对应的触点，产生电脉冲信号，所述信号线的一端分别与所述触头及触点层对
应连接，另一端与所述移动设备连接，向移动设备的处理器传输所述电脉冲信号。 所述移动设备线控系统，其中，所述信号线之一为地线，另一为数据线连接所述处理器。 所述移动设备线控系统，其中，所述触点层上对应触头支撑层上运动轨迹中各段的触点数量所组成的数列符合指数关系。
本发明进一步提供了一种移动设备线控系统的线控方法，包括以下步骤
A.操作触头在圆形运动轨迹上运动至少一段的长度；
B.线控装置产生对应数量的电脉冲信号；禾口 C.移动设备接收上述电脉冲信号，其处理器根据接收到的电脉冲信号数量作出响应，完成与其对应的操作。
所述线控方法，其中，所述步骤C进一步包括步骤 Cl.处理器接收到第一个电脉冲信号后启动一第一定时器，并在每接收一个电脉冲信号之后就复位所述第一定时器，其中，所述第一定时器的定时时间为两次合理操作之间的间隔时间；禾口 C2.处理器在第一定时器到时后对获得的电脉冲信号数量进行累加，根据接收到的电脉冲信号数量作出响应，完成与其对应的操作。 上述方案通过把简单的数学规律和简单的硬件方案结合在一起，接口简单，仅依赖硬件特点和移动设备处理器的能力进行信号处理，实现最低成本的线控功能，也即，本发明能够以非常低的硬件和结构成本，且仅用两根信号线传输电脉冲信号，就通过移动设备的处理器实现线控的功能。
图1为本发明线控装置较佳实施方式中触点装置的结构示意图； 图2为本发明线控装置较佳实施方式中触头支撑层上运行轨迹的示意图； 图3为本发明线控方法较佳实施方式的流程图。
具体实施例方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式
加以详细说明。 本发明提供了一种线控装置，包括一触头和一触点装置，参考图l，所述触点装置包括衬底层12、触点层14、绝缘中空层16和触头支撑层18，所述衬底层12用来承载触点层14，起支撑作用；所述触点层14上通过印刷、铸造、焊接或刻蚀等工艺形成若干触点；所述绝缘中空层16是为了给予触头和触点阵相对运动空间而留下的绝缘腔体，可以填充绝缘物质，也可以不填充；所述触头支撑层18是起支撑触头作用的结构件，支撑触头以一定的轨迹在触点上触碰，以产生电脉冲信号。 所述触头是结构上以触头支撑层18为支撑的，可导电的，可以接触到触点，并相对触点在触头支撑层18上作相对运动的机构，其在工作状态下每次接触触点，都可以在信
4号线上产生一个电脉冲，所述触头支撑层18与触头的结合，可以是简单的承载，也可以是触头支撑层18作为杠杆的支撑点，而触头作为杠杆的组合结构，还可以是滑轨结构等等，甚至直接可以将触头与触点装置直接集成。 所述触点层14上的触点是按照触头的形状和其运动轨迹分布的，所述触点的排列可以是点状阵，也可以是格状或栅状阵列，只要保证触头在滑过触点阵的时候产生符合要求的电脉冲信号数量即可。 参考图2，所述触头支撑层18上设有圆形运动轨迹20，且圆形被平均分为四个计数段22、24、26和28以对应四种不同功能的操作，触头从每一计数段的起点运动到终点分别对应操作1、操作2、操作3和操作4，其中，由于运动轨迹是圆形，因此其第一段22的起点和第四段28的终点重合。在本发明的较佳实施方式中所述触头可以在触头支撑层18上沿圆形运动轨迹做相对运动，作为其它实施方式，所述触头支撑层18上的运动轨迹也可为其它几何形状，例如三角形和多边形等，并以其每一边为计数段，每个顶角对应不同的操作功能。 所述触头在圆形运动轨迹上运动时，在滑过每一计数段后和触点阵的接触计数满足以下条件每一段的计数总数均符合指数关系，即各计数段的计数数量分别是符合指数关系Xn或者Xn_l中的一组数中，各不相同的某几个，其中X是大于1的整数，n是大于0的整数。例如，如果符合Xn关系，触头和触点接触的计数取X等于2，对于上述四个计数段的运动轨迹来说，触头沿运动轨迹运动后，从四个计数段的起点运动到终点后获得的电脉冲信号数量分别为2 (21) 、4 (22) 、8 (23)和16 (24)，当然，n可以不是连续的，也可以是2 (21) 、4 (22)、16 (24)和32 (25)等数的组合，如果是符合Xn-l关系，则可以取1(21-1)、3(22-1)、7(23-1)和31(25-1)等。 指数关系Xn或Xn-l的数字序列是自然界非常普通的序列，该序列具有一个非常特性，不论这个序列是选自连续的几个数字，还是有间隔的几个较小的一个数字即使重复两
次(甚至更多次)，也不会大于较大的一个的数值(2n序列只会等于)，较小的几个数字累
加在一起，也不会大于任何一个更大的数字的数值。这样的属性在本发明设计的硬件上，就
在简单廉价的同时具有了一定的容错能力，在纠错率方面，满足Xn-l关系的方案比Xn的要好，X较大的方案比较小的好。 在本发明提供的移动设备线控系统中，所述触头和触点层分别通过一根信号线连接一移动设备，所述信号线之一为地线，另一与移动设备的处理器的I/O端口连接，其中，所有触点均属于同一电气性质和电位性质，也即从电路的逻辑上它们要么是等同于相互连通的等电位，要么都是绝缘的，从而使触头扫过任何触点时在电路上产生的"逻辑事件"，也即最终在移动设备处理器的输入端，所得到的"逻辑事件"是相同的。例如，当触点层接地线时，触头每次接触触点，都可以将触头所连接的移动设备的处理器的1/0端口拉高到高电平(触点为绝缘体)，或拉低到低电平(触点为导体)；当触头接地线时，触头每次接触触点，都把触点层所连接的移动设备的处理器的1/0端口拉高到高电平(触点为绝缘体)，或拉低到低电平(触点为导体)。这样，线控装置的触头沿运动轨迹运动后，会向移动设备的处理器发送一定数量的电脉冲信号，而上述电脉冲信号会在处理器上触发一个事件，一般来说外设触发的事件在处理器的内部都作为中断处理，且多数嵌入式系统中还作为高优先级中断而优先处理，因此触头的运动在移动设备中最终反应为系统中断，通过移动设备的处理器对这些有规律的中断进行处理即可完成线控装置对移动设备的操作。
参考图3，是本发明提供的线控方法的流程图，包括以下步骤步骤S1、线控装置
对应用户的操作动作产生系统中断；步骤S2、处理器收到第一个中断时开启两个定时器A
和B ;步骤S3、处理器继续接收中断，每次接收到中断都对定时器A进行复位；步骤S4、等待
定时器A到时；步骤S5、判断定时器B是否到时；步骤S6、若定时器B未到时则进行正常操
作处理；步骤S7、若B已经到时则进行异常操作处理。 上述定时器A是静默定时器，其计时时间即静默时段是正常情况下操作者进行两次合理操作之间的间隔时间，例如用户波动触头运动之后停下来期待看到系统做出反应的最小心理时间，定时器B是一个合理操作定时器，其计时时间即合理操作时段是正常情况
下操作者操作触头移动一个计数段的经验时间加上一个静默定时器的总时间，定时器A和B的时长可根据硬件和结构件的具体情况而定，处理器直到定时器A计时结束，即在静默时段内没有新中断到来时，才对总的中断累加产生的数据进行处理，来判断在过去的时间里操作者做了什么，在线控装置上的哪个计数段上作了操作，继而告知系统应该做出什么反映。 触头在做圆形运动时，处理器对收到的中断数进行累加，因为对处理器来说，触头在这个闭合环路上和触点接触的总数所是已知的，所以，如果定时器A到时定时器B未到时，通过将处理器得到的中断数值对已知的单周总数作"取余数"的计算，就能准确判断当前的触头处于运行轨迹上的什么位置，也就可以判断用户完成了一次什么操作；如果定时器A到时的时候，定时器B已经到时，则说明用户作了异常操作，可能是一次滑过多个计数段或是沿圆形轨迹滑过多圈，这时就先做除法操作再取余数，从而准确知道操作者使触头运动了多少圈并处于运行轨迹上的什么位置，综合起来就能准确判断操作者的操作行为，从而做出具体响应。综上可知，上述的正常操作和异常操作在处理上仅是算法存在区别，因此采用具兼容性的算法后计时器B即可以省略。 作为本发明的其它实施方式，通过增加结构设计的配合，可以提高设计的灵活性和系统的纠错容错能力，例如通过结构的设计，使得使用者在手感或听觉上能明确的感受到每一计数段的开始和结束，以便在使用中实现准确的起始和停顿；如果一个触头已经离开了某计数段的起始点，则在结构设计上，促进触头该段的终点运动而不能后退；或者在结构上，使后退的运动进程中，触头与触点不能接触等等。 对于指数数字序列在应用中的功能映射，也即线控装置上每一个计数段上操作所对应的中断数量与具体对应控制功能的映射，本发明不做限定。仅作建议，如果在硬件上能够确定计数起点，则从计数起点开始，指数规律的序列沿着触头的运动轨迹，成递增分布，这样的容错性较好。 本发明的基本原理在于前文所述的利用数字序列特性的由触点阵和触头组成的硬件方案，以及对应的处理器处理和判断的相关逻辑。其中，处理器处理和判断相关逻辑可以实现在使用线控的移动设备的处理器上，也可以实现在某些更接近触点阵的数字累加器、选通电路等辅助电路，或其它专用电路里，而触点阵和触头部分甚至可以集成实现成独立的电子器件。 如果想利用本发明的硬件结构优势，但是又需要更精确的控制效果，还可以为信号处理部分，也即本文中所描述的处理器部分的前端，搭配类似逻辑计数器电路对来自触点阵的电脉冲进行预处理，增加更多纠错和容错算法。 本发明通过最廉价的电路制作工艺，包括PCB的铜线铺线工艺，电路的刻蚀，甚至 导电材料的简单印刷，在衬底层铺上符合一定指数规律的数量的触点，达到事实上为使用 者的操作进行"编码"效果，并利用指数规律，使该编码效果具有一定的容错和抗干扰能力， 仅依赖硬件特点和手机基带或应用处理器的能力进行信号处理，实现最低成本的线控功 能。也即，本发明能够以非常低的硬件和结构成本，且仅需要地线之外的一根信号线，就实 现负杂线控的功能。 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种线控装置，包括一导电的触头和一触点装置，所述触点装置包括衬底层、触点层、绝缘中空层和触头支撑层，所述述衬底层用来承载触点层，所述触头支撑层上设有一呈几何形状的运动轨迹，所述运动轨迹分为若干段，所述触点层上对应所述运动轨迹的每一段均设有若干触点，所述触头在触头支撑层上沿运动轨迹上的任一段运动时均会触碰到触点层上与该段运动轨迹所对应的触点，产生电脉冲信号，所述触头在运动轨迹中各段运动时产生的电脉冲信号数量均不相同。
2. 根据权利要求l所述的线控装置，其特征在于所述运动轨迹为四边形，所述触点层上对应所述四边形运动轨迹的每边条均分别设有不同数量的触点。
3. 根据权利要求1所述的线控装置，其特征在于所述运动轨迹为平均分为四段的圆形运动轨迹。
4. 根据权利要求3所述的线控装置，其特征在于所述触点层上对应触头支撑层上圆形运动轨迹中各段的触点数量均不相同。
5. 根据权利要求4所述的线控装置，其特征在于所述触点层上对应触头支撑层圆形运动轨迹中各段的触点数量所组成的数列符合指数关系xn或者xn-i，其中X取大于1的整数，n取正整数。
6. —种移动设备线控系统，包括一移动设备和一线控装置，所述线控装置包括一导电的触头、一触点装置及两信号线，所述触点装置包括衬底层、触点层、绝缘中空层和触头支撑层，所述述衬底层用来承载触点层，所述触头支撑层上设有一分为若干段的圆形运动轨迹，所述触点层上对应所述圆形运动轨迹的各段分别设有不同数量的触点，所述触头在触头支撑层上沿圆形运动轨迹上的任一段运动时均会触碰到触点层上与该段运动轨迹对应的触点，产生电脉冲信号，所述信号线的一端分别与所述触头及触点层对应连接，另一端与所述移动设备连接，向移动设备的处理器传输所述电脉冲信号。
7. 根据权利要求6所述的移动设备线控系统，其特征在于所述信号线之一为地线，另一为数据线连接所述处理器。
8. 根据权利要求6所述的移动设备线控系统，其特征在于所述触点层上对应触头支撑层上运动轨迹中各段的触点数量所组成的数列符合指数关系。
9. 如权利要求6所述移动设备线控系统的线控方法，包括以下步骤A. 操作触头在圆形运动轨迹上运动至少一段的长度；B. 线控装置产生对应数量的电脉冲信号；禾口c.移动设备接收上述电脉冲信号，其处理器根据接收到的电脉冲信号数量作出响应，完成与其对应的操作。
10. 根据权利要求9所述的线控方法，其特征在于所述步骤C进一步包括步骤Cl.处理器接收到第一个电脉冲信号后启动一第一定时器，并在每接收一个电脉冲信号之后就复位所述第一定时器，其中，所述第一定时器的定时时间为两次合理操作之间的间隔时间；禾口C2.处理器在第一定时器到时后对获得的电脉冲信号数量进行累加，根据接收到的电脉冲信号数量作出响应，完成与其对应的操作。
全文摘要
本发明提供一种移动设备线控系统，包括一移动设备和一线控装置，所述线控装置包括一导电的触头、一触点装置及两信号线，所述触点装置包括衬底层、触点层、绝缘中空层和触头支撑层，所述触头支撑层上设有一分为若干段的圆形运动轨迹，所述触点层上对应所述圆形运动轨迹的各段分别设有不同数量的触点，所述触头在触头支撑层上沿圆形运动轨迹上的任一段运动时均会触碰到触点层上与该段运动轨迹对应的触点，产生电脉冲信号，所述信号线的一端分别与所述触头及触点层对应连接，另一端与所述移动设备连接。本发明能够以非常低的硬件和结构成本，用两根信号线传输电脉冲信号，通过移动设备的处理器实现线控的功能。
文档编号H04R3/00GK101790121SQ20101004271
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者郑瑜, 郑璟 申请人:惠州Tcl移动通信有限公司