电容式触摸屏抗噪声方法及触控芯片的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电容式触摸屏抗噪声方法及触控芯片，通过周期性的检测噪声环境；并通过判断，当上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲噪声且所述脉冲噪声的频率大于或等于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，而当上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值时，则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理。同时，本发明还提供了线性滤波下将电容式触摸屏的驱动频率切换到安静频率的切换方法。本发明通过上述技术方案有效抑制各种噪声对电容式触摸屏的干扰。
【专利说明】电容式触摸屏抗噪声方法及触控芯片
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及触屏技术，尤其涉及一种电容式触摸屏抗噪声方法及触控芯 片。
【背景技术】
[0002]电容式触摸屏广泛应用于便携式设备，如手机，平板电脑等中。电容式触摸屏本质 上是一个利用电容测量原理进行工作的系统，业界的常用的电容测量方式主要是基于发送 信号-接收信号的测量方式。一部分在电容式触摸屏工作频带内的噪声分量会造成严重的 同频干扰，影响电容式触摸屏对触点的精度，甚至造成误报，严重影响电容式触摸屏的正常 工作。
[0003]在现有的抗噪声技术方案中，大部分的方案都是从外部环境上避免噪声对TP芯 片的干扰，如某方案为:用频谱仪找出共模干扰强度较小的频率区域，然后将电容式触摸屏 的扫描频率设置到该频率区域，达到控制干扰的目的，但如果满频段都有干扰，则该方案将 不适用。由此可见，现有技术方案并不能很好的解决如有色噪声及脉冲噪声等对电容式触 摸屏的干扰。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种电容式触摸屏抗噪声方法及应用其的触控芯片，用以有 效抑制各种噪声对电容式触摸屏的干扰。
[0005]本发明提供了一种电容式触摸屏抗噪声方法，包括:
[0006]周期性的检测噪声环境；
[0007]如果上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲噪声，且所述脉冲噪声的频率 大于或等于预设频率阈值，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，所述触 屏信号包括用户执行触屏操作产生的信号和所述噪声环境中的噪声；
[0008]如果上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所 述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值，则在当前检测周期内对所述触 屏信号进行线性滤波处理。
[0009]本发明还提供了一种抗噪声触控芯片，包括:
[0010]检测模块，用于周期性的检测噪声环境；
[0011]滤波模块，用于在所述检测模块在上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲 噪声，且所述脉冲噪声的频率大于或等于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信 号进行非线性滤波处理，或者在所述检测模块在上一检测周期检测到所述噪声环境中不存 在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈 值时，则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理；
[0012]其中，所述触屏信号包括用户执行触屏操作产生的信号和所述噪声环境中的噪声。[0013]本发明提供的电容式触摸屏抗噪声方法及触控芯片，通过周期性的检测噪声环 境；并通过判断，当上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲噪声且所述脉冲噪声的 频率大于或等于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理， 而当上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪 声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值时，则在当前检测周期内对所述触屏信号 进行线性滤波处理。本发明通过上述技术方案有效抑制各种噪声对电容式触摸屏的干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例一提供的电容式触摸屏抗噪声方法的流程示意图；
[0015]图2为本发明实施例一提供的抗噪声方法中调整电容式触摸屏的驱动频率的流 程不意图；
[0016]图3为本发明实施例二提供的一种抗噪声触控芯片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
[0018]图1为本发明实施例一提供的电容式触摸屏抗噪声方法的流程示意图，如图1所 示，本发明实施例提供了一种电容式触摸屏抗噪声方法，包括:
[0019]步骤11:周期性的检测噪声环境。电容式触摸屏工作频带内的噪声分量会造成严 重的同频干扰，影响电容式触摸屏对触点的精度，甚至造成误报，严重影响电容式触摸屏的 正常工作。本实施例中针对噪声的影响，进行周期性的检测噪声环境。具体的检测周期可 以根据实际的电容式触摸屏的工作状况来设定，例如2ms。另外，通常情况下，影响电容式触 摸屏的噪声类型有有色噪声和脉冲噪声两种。而对于两种噪声分别以不同的滤波方式进行 去除，才能达到更好的滤波效果。这样就可以实现电容式触摸屏的适应性滤波。具体针对 检测到的不同类型的噪声的滤波处理通过步骤12实现。
[0020]步骤12:如果上一检测周期检测到噪声环境中存在脉冲噪声，且脉冲噪声的频率 大于或等于预设频率阈值，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，触屏信 号包括用户执行触屏操作产生的信号和噪声环境中的噪声；如果上一检测周期检测到噪声 环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于预设频率阈值，则在 当前检测周期内对触屏信号进行线性滤波处理。本实施例中采用上一检测周期的噪声环境 中的噪声情况来进行相应的滤波操作，主要原因在于检测周期的周期短，上一检测周期的 检测情况可以作为本周期的滤波依据。具体的为，在上一周期检测到的噪声环境中检测到 存在的噪声类型为脉冲噪声，同时，该种脉冲噪声出现的频率已经大于或等于预设频率阈 值的情况，表明该种脉冲噪声已经会对信号产生影响，则进行非线性滤波处理，主要滤除脉 冲噪声。具体的可以将会对信号产生影响时的脉冲噪声出现的频率作为预设频率阈值，例 如当脉冲噪声的出现的频率大于50HZ时，产生严重的干扰已经无法接受，所以将该频率作 为预设频率阈值。本实施例中的非线性滤波处理可以选用如中值滤波。
[0021]在噪声环境中不存在脉冲噪声时，可以认为只存在有色噪声，可以对信号进行线 性滤波处理，具体的线性滤波处理可以为高通、低通或带通滤波，具体滤波方式根据实际的 需要相应选取。另外对于在噪声环境中即使检测到有脉冲噪声，但该脉冲噪声在检测周期内出现的频率小于预设频率阈值，即表明该种脉冲噪声为偶然出现的毛刺噪声，如果此时 对其进行非线性滤波，会导致硬件切换过于频繁，所以脉冲噪声的频率小于预设频率阈值 时滤波方式还是选择线性滤波方式。
[0022]本实施例提供的电容式触摸屏抗噪声方法，通过周期性的检测噪声环境；并通过 判断，当上一检测周期检测到噪声环境中存在脉冲噪声且脉冲噪声的频率大于或等于预设 频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，而当上一检测周期检 测到噪声环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于预设频率 阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行线性滤波处理。本发明通过上述技术方案有 效抑制各种噪声对电容式触摸屏的干扰。
[0023]作为上述技术方案的优选，步骤11:周期性的检测噪声环境包括:
[0024]在每个检测周期内，按照预设获取频率，获取相邻三个检测时刻的噪声值，若相邻 三个检测时刻中中间检测时刻的噪声值与其前的噪声值的差值与其后的噪声值的差值均 至少大预设噪声阈值，则判定噪声环境中存在脉冲噪声，并相邻两次脉冲噪声出现的时间 间隔，判断脉冲噪声的频率是否大于或等于预设频率阈值。
[0025]在检测周期内，预设获取频率可以根据电容式触摸屏的工作状况来设定，如每隔 Ims获取一次噪声值。对于获取到的噪声值处理时，选用的是相邻三个检测时刻的噪声 值。由于通常情况下脉冲噪声波形为脉冲形，所以通过对相邻三个检测时刻的噪声值进行 比较，如果中间检测时刻的噪声值与其前的噪声值的差值与其后的噪声值的差值均至少大 预设噪声阈值则说明中间检测时刻的噪声即为一个脉冲噪声。另外，由于偶然出现的脉冲 噪声并不会对信号产生无法接受的影响，所以如果是偶然出现的脉冲噪声并不进行滤波处 理。但是在一个检测周期内，脉冲噪声出现的频率大于或等于预设频率阈值时，说明脉冲噪 声已经对信号产生了影响，此时需要对脉冲噪声进行滤波去除。具体的预设频率阈值可以 通过预先设定，具体根据经验值或理论值来设计。
[0026]作为上述技术方案的优选，本方法还包括:
[0027]如果上一检测周期检测到噪声环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但 脉冲噪声的频率小于预设频率阈值，此时对噪声的滤波为线性滤波，在使用线性滤波时，获 取当前信噪比，判断所述当前信噪比是否大于或等于预设信噪比阈值，若判断结果为否，则 调整电容式触摸屏的驱动频率。
[0028]具体原因在于，处于线性滤波时，噪声类型主要为有色噪声，针对有色噪声，除使 用线性滤波对其进行滤除外，为了保证信噪比(signal-to-noise ratio; signal to noise ratio, SNR)的进一步优化，可以通过调整电容式触摸屏的驱动频率到安静频率，即切换到 有色噪声的频谱范围之外。而上述的安静频率主要是指电容式触摸屏所工作的驱动频率， 得到的信噪比满足预设的信噪比要求。
[0029]图2为本发明实施例一提供的抗噪声方法中调整电容式触摸屏的驱动频率的流 程示意图，如图2所示，作为上述技术方案的优选，调整电容式触摸屏的驱动频率包括:
[0030]步骤21:获取推荐频率下的信噪比，如果推荐频率下的信噪比大于或等于预设信 噪比阈值，则将推荐频率作为驱动频率。
[0031]上述推荐频率可以为电容式触摸屏之前使用过的驱动频率，并且得到信噪比较其 他驱动频率下得到的信噪比大，并对该驱动频率进行记录存储，作为推荐频率，当再有新驱动频率得到的信噪比比该驱动频率下的信噪比大时，将推荐频率更新为上述新驱动频率， 以便调整电容式触摸屏的驱动频率时调用。
[0032]对于推荐频率，可以通过直接将该推荐频率设为电容式触摸屏的当前驱动频率一 定的时长，例如5ms，而后通过对接收信号的检测，得到在推荐频率下的信噪比，如果此时使 用推荐频率所产生的信噪比大于或等于预设信噪比阈值如预设信噪比阈值为80dB，则将推 荐频率作为驱动频率。
[0033]步骤22:如果推荐频率下的信噪比小于预设信噪比阈值，获取默认频率下的信噪 比，如果默认频率下的信噪比大于或等于预设信噪比阈值，将默认频率作为驱动频率。即， 当推荐频率下的信噪比无法满足对预设信噪比阈值的要求，则需要重新选取适当的驱动频 率，使信噪比满足预设信噪比阈值的要求。由于电容式触摸屏所处的环境如当前温度，所处 场强中电压电流等电磁信号干扰等不同，造成在不同的工况情况下，驱动频率产生的信噪 比会产生变化。所以即使之前使用过的具有较好信噪比的驱动频率也无法保证在当前使用 时，产生的信噪比大于预设信噪比阈值。所以当推荐频率下的信噪比不满足要求时，对驱动 频率需要进一步的选择。本步骤22中，选取默认频率作为驱动频率。默认频率可以由用户 设置的频率或电容式触摸屏的初始频率，如出厂设置时的频率，本步骤中对该默认频率的 测试过程同上述步骤21中对推荐频率的过程相同，在此不再赘述。
[0034]步骤23:如果默认频率下的信噪比小于预设信噪比阈值，则按照预设步阶从预设 的驱动频段内获取多个频率点，获取每个频率点下的信噪比，获取最大信噪比对应的频率 点作为驱动频率。当推荐频率计默认频率都无法满足信噪比的要求时，可以通过扫描的方 法来寻找最优的驱动频率。具体的，对所有可以作为驱动频率的频率值进行预设步阶的扫 描，具体的扫描步阶可以通过设定来选取。对于通过扫描获取的多个频率点，依次对其进行 测试，获取最大信噪比对应的频率点作为驱动频率。
[0035]作为上述技术方案的优选，非线性滤波处理为中值滤波。本实施例中的非线性滤 波处理使用的是中值滤波，如中值128滤波，当然也可以选用其他种的非线性滤波处理，如 最大值滤波等。优选的非线性滤波方式为中值滤波，其效果最好且信息损失的最少。
[0036]本实施例提供的电容式触摸屏抗噪声方法，通过周期性的检测噪声环境；并通过 判断，当上一检测周期检测到噪声环境中存在脉冲噪声且脉冲噪声的频率大于或等于预设 频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，而当上一检测周期检 测到噪声环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于预设频率 阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行线性滤波处理。另外在线性滤波的情况下，调 整驱动频率，进一步提高信噪比。本发明通过上述技术方案可以有效地抑制各种噪声对电 容式触摸屏的干扰。
[0037]实施例二
[0038]图3为本发明实施例二提供的一种抗噪声触控芯片的结构示意图；如图3所示，本 发明实施例还提供了一种抗噪声触控芯片，包括:
[0039]检测模块31，用于周期性的检测噪声环境；
[0040]滤波模块32，用于在检测模块在上一检测周期检测到噪声环境中存在脉冲声，且 脉冲噪声的频率大于或等于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性 滤波处理，或者在检测模块在上一检测周期检测到噪声环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行 线性滤波处理；
[0041]其中，触屏信号包括用户执行触屏操作产生的信号和噪声环境中的噪声。
[0042]本实施例提供的抗噪声触控芯片，通过检测模块周期性的检测噪声环境；并通过 滤波模块判断，当上一检测周期检测到噪声环境中存在脉冲噪声且脉冲噪声的频率大于或 等于预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，而当上一检 测周期检测到噪声环境中不存在脉冲噪声或检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于 预设频率阈值时，则在当前检测周期内对触屏信号进行线性滤波处理。本发明通过上述技 术方案可以有效地抑制各种噪声对电容式触摸屏的干扰。
[0043]本实施例中抗噪声触控芯片具体的实现抑制各种噪声对其干扰的过程与上述实 施例一种的方法流程实现过程相同，在此不再赘述。
[0044]作为上述技术方案的优选，检测模块具体用于在每个检测周期内，按照预设获取 频率，获取相邻三个检测时刻的噪声值，若相邻三个检测时刻中中间检测时刻的噪声值与 其前的噪声值的差值与其后的噪声值的差值均至少大预设噪声阈值，则判定噪声环境中存 在脉冲噪声，并根据相邻两次脉冲噪声出现的时间间隔，判断脉冲噪声的频率是否大于或 等于预设频率阈值。
[0045]作为上述技术方案的优选，还包括:
[0046]调整模块，用于在检测模块在上一检测周期检测到噪声环境中不存在脉冲噪声或 检测到存在脉冲噪声但脉冲噪声的频率小于预设频率阈值时，在当前检测周期内对所述触 屏信号进行线性滤波处理，并获取当前信噪比，判断所述当前信噪比是否大于或等于预设 信噪比阈值，若判断结果为否，则调整电容式触摸屏的驱动频率。
[0047]作为上述技术方案的优选，调整模块具体用于获取推荐频率下的信噪比，如果推 荐频率下的信噪比大于或等于预设信噪比阈值，则将推荐频率作为驱动频率，如果推荐频 率下的信噪比小于预设信噪比阈值，获取默认频率下的信噪比，如果默认频率下的信噪比 大于或等于预设信噪比阈值，将默认频率作为驱动频率，如果默认频率下的信噪比小于预 设信噪比阈值，则按照预设步阶从预设的驱动频段内获取多个频率点，获取每个频率点下 的信噪比，获取最大信噪比对应的频率点作为驱动频率。
[0048]作为上述技术方案的优选，非线性滤波处理为中值滤波。
[0049]本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程 序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟 或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0050]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
【权利要求】
1.一种电容式触摸屏抗噪声方法，其特征在于，包括: 周期性的检测噪声环境；如果上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲噪声，且所述脉冲噪声的频率大于或等于预设频率阈值，则在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，所述触屏信号包括用户执行触屏操作产生的信号和所述噪声环境中的噪声；如果上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值，则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理。
2.根据权利要求1所述的电容式触摸屏抗噪声方法，其特征在于，所述周期性的检测噪声环境包括:在每个检测周期内，按照预设获取频率，获取相邻三个检测时刻的噪声值，若相邻三个检测时刻中中间检测时刻的噪声值与其前的噪声值的差值与其后的噪声值的差值均至少大预设噪声阈值，则判定所述噪声环境中存在所述脉冲噪声，并根据相邻两次脉冲噪声出现的时间间隔，判断所述脉冲噪声的频率是否大于或等于所述预设频率阈值。
3.根据权利要求1或2所述的电容式触摸屏抗噪声方法，其特征在于，还包括:如果上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值，则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理，并获取当前信噪比，判断所述当前信噪比是否大于或等于预设信噪比阈值，若判断结果为否，则调整电容式触摸屏的驱动频率。
4.根据权利要求3所述的电容式触摸屏抗噪声方法，其特征在于，所述调整电容式触摸屏的驱动频率包括:获取推荐频率下的信噪比，如果所述推荐频率下的信噪比大于或等于预设信噪比阈值，则将所述推荐频率作为所述驱动频率；如果所述推荐频率下的信噪比小于所述预设信噪比阈值，则获取默认频率下的信噪比，如果所述默认频率下的信噪比大于或等于所述预设信噪比阈值，则将所述默认频率作为所述驱动频率；如果所述默认频率下的信噪比小于所述预设信噪比阈值，则按照预设步阶从预设的驱动频段内获取多个频率点，获取每个频率点下的信噪比，获取最大信噪比对应的频率点作为所述驱动频率。
5.根据权利要求1或2所述的电容式触摸屏抗噪声方法，其特征在于，所述非线性滤波处理为中值滤波。
6.一种抗噪声触控芯片，其特征在于，包括:检测模块，用于周期性的检测噪声环境；滤波模块，用于在所述检测模块在上一检测周期检测到所述噪声环境中存在脉冲噪声，且所述脉冲噪声的频率大于或等于预设频率阈值时，在当前检测周期内对触屏信号进行非线性滤波处理，或者在所述检测模块在上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值时， 则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理；其中，所述触屏信号包括用户执行触屏操作产生的信号和所述噪声环境中的噪声。
7.根据权利要求6所述的抗噪声触控芯片，其特征在于，所述检测模块具体用于在每个检测周期内，按照预设获取频率，获取相邻三个检测时刻的噪声值，若相邻三个检测时刻中中间检测时刻的噪声值与其前的噪声值的差值与其后的噪声值的差值均至少大预设噪声阈值，则判定所述噪声环境中存在所述脉冲噪声，并根据相邻两次脉冲噪声出现的时间间隔，判断所述脉冲噪声的频率是否大于或等于所述预设频率阈值。
8.根据权利要求6或7所述的抗噪声触控芯片，其特征在于， 还包括:调整模块，用于在所述检测模块在上一检测周期检测到所述噪声环境中不存在所述脉冲噪声或检测到存在所述脉冲噪声但所述脉冲噪声的频率小于所述预设频率阈值时，则在当前检测周期内对所述触屏信号进行线性滤波处理，并获取当前信噪比，判断所述当前信噪比是否大于或等于预设信噪比阈值，若判断结果为否，则调整所述电容式触摸屏的驱动频率。
9.根据权利要求8所述的抗噪声触控芯片，其特征在于，所述调整模块具体用于获取推荐频率下的信噪比，如果所述推荐频率下的信噪比大于或等于预设信噪比阈值，则将所述推荐频率作为所述驱动频率，如果所述推荐频率下的信噪比小于所述预设信噪比阈值， 则获取默认频率下的信噪比，如果所述默认频率下的信噪比大于或等于所述预设信噪比阈值，则将所述默认频率作为所述驱动频率，如果所述默认频率下的信噪比小于所述预设信噪比阈值，则按照预设步阶从预设的驱动频段内获取多个频率点，获取每个频率点下的信噪比，获取最大信噪比对应的频率点作为所述驱动频率。
10.根据权利要求6或7所述的抗噪声触控芯片，其特征在于，所述非线性滤波处理为中值滤波。
【文档编号】H04B15/00GK103516441SQ201210214484
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月26日 优先权日:2012年6月26日
【发明者】赵同炜 申请人:上海海尔集成电路有限公司