光学滑鼠系统单芯片的制作方法

专利名称：光学滑鼠系统单芯片的制作方法
技术领域：
本发明有关一种应用于光学滑鼠的系统单芯片，尤指一种整合光学感测阵列并能
以少于开关数量的输出入管脚分辨多个按键的开关状态，用以优化管脚总数的光学滑鼠系 统单芯片。
背景技术：
光学滑鼠是现代电脑系统的人机接口中最重要的部件之一，其能和电脑系统中的 显示器屏幕一起构筑成符合使用者直觉的视觉化接口 。光学滑鼠的功能是由光学定位及按 键/滚轮的操控来实现的。光学定位用来侦测光学滑鼠本身的位移，用以带动屏幕上的光 标。另外，光学滑鼠中也设置有多个开关，使用者对按键/滚轮的点击/按压/滚动会触发 这些开关改变状态，也就是说，这些开关就是用来接收使用者的触发控制。当使用者移动光 学滑鼠并按压/点击各按键或/及滚动滚轮时，就能经由视觉化接口来操纵电脑系统的主 机。 在光学滑鼠的电子架构中，光学定位的功能是以光学定位子系统来实现的，光学 定位子系统包括光学感测阵列，用来接收光源的反射光，用以使光学定位子系统能确定出 光学滑鼠的位移。另一方面，光学滑鼠的各按键/滚轮都有对应的开关，用以反映这些按键 与滚轮被按压、点击，以及滚动的状态。光学感测阵列的感测结果和各开关的状态会经由一 微控制器子系统的整合，进而传输至主机。 在现有的光学滑鼠中，其光学定位子系统及微控制器子系统是分别由两个不同功 能的芯片实现，其中，光学定位子系统与其光学感测阵列设于一专用芯片上，微控制器子系 统则设置于另一芯片，由于要使用两个芯片，且连接这两个芯片的电路板也需要比较复杂 的线路，此外，为了克服电路板线路的阻抗，每一芯片又要消耗较多能量。因此，不论是制 造、组装与运作的成本与资源消耗都较高。 在成本的考量下，为了克服上述布局面积过大的问题，现有技术提出了系统单芯 片(System-on-a-chip， S0C)的概念，也就是说，将感测芯片以及微控器芯片整合为一系统 单芯片。请参考图l，其所示意的是以另一种用来实现光学滑鼠电子架构的现有芯片101。 芯片101设有十二个管脚，包括四个电力管脚VI至V4，一个驱动管脚L0、两个信号管脚D+ 与D-以及五个输出入管脚I0A1至10A5。其中，各电力管脚VI至V4分别用来耦接相对应 的工作电压，包括不同大小的电源电压与地端电压。信号管脚D+与D-用来与主机(未示于 图)交换资料；譬如说，芯片101可采用通用串行总线(USB， Universal Serial Bus)的接 口规格来与主机交换资料，故需要2个差动的信号管脚D+与D-。驱动管脚LO使芯片101 得以控制光学滑鼠的光源。 另一方面，在典型的三键滚轮光学滑鼠中，会设置五个开关来接收使用者的触发 控制，其中三个开关分别对应于三个按键，另两个开关则分别用来反映滚轮滚动的状态。芯 片101的五个输出入管脚I0A1至I0A5分别用来接收这五个开关的状态。由于各个开关所 对应的按键/滚轮可能被同时点击/触发，且各个开关的可能状态都为数字状态，故现有芯片101必须利用不同的管脚才能经由管脚与开关的对应关系以分辨不同开关的个别状
态。因为芯片ioi必须为光学滑鼠的每个开关分别设置独立的输出入管脚，故其管脚数需
求大，管脚数无法低于十二个，这也使其成本无法有效降低。

发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光学滑鼠系统单芯片，其管脚总数不超过八个，其输 出入管脚组由少于开关数量的管脚组成，因此，能够降低系统单芯片与光学滑鼠制造的成 本。 本发明提供一种光学滑鼠系统单芯片，所述光学滑鼠系统单芯片应用于光学滑鼠 中，其管脚总数不超过八个，其中所述光学滑鼠设有多个开关用以接收触发控制，所述光学 滑鼠系统单芯片包含有一微控制器子系统；一光学定位子系统，用以提供一光学定位信 号至所述微控制器子系统；第一电力管脚，耦接至第一电源电压，并供应至所述光学定位子 系统与所述微控制器子系统；一个第二电力管脚，耦接至第二电源电压，并供应至所述微控 制器子系统；一个第三电力管脚，耦接至地端电压，并供应至所述光学定位子系统与所述 微控制器子系统；一个驱动管脚，连接至所述光学定位子系统，用以控制光源；二个信号管 脚，连接至所述微控制器子系统用以提供振幅为所述第二电源电压的差动信号至主机；以 及输出入管脚组，由少于所述多个开关的数量的管脚组成，耦接至所述所述多个开关，用于 提供输出入管脚的信号，所述微控制器子系统侦测所述输出入管脚的信号，分辨出多个开 关中每个开关的状态。 进一步的，每一所述输出入管脚所对应的多个开关分别经由相对应的分支电路耦 接，所述多个开关根据其状态分别控制其所对应的分支电路将所述第一电源电压导通至所 述输出入管脚，其中，所述多个开关所对应的分支电路上分别具有不同的电阻值，用以使得 所述微控制器子系统依据所述输出入管脚的信号大小分辨所述多个开关中每个开关的状 态。 进一步的，每一所述输出入管脚经由对应的一共用电路耦接至所述地端电压，其 中共用电路具有一电阻值，使得所述共用电路与所述输出入管脚上导通的分支电路在相对 应的输出入管脚上进行分压。 在一个实施例中，所述光学滑鼠设有左按键开关、中按键开关、右按键开关、第一 滚轮开关、与第二滚轮开关，用以接收触发控制，所述光学滑鼠系统单芯片包含有微控制 器子系统；光学定位子系统，提供一光学定位信号至所述微控制器子系统；一个第一电力 管脚，耦接至第一电源电压，并供应至所述光学定位子系统与所述微控制器子系统；一个第 二电力管脚，耦接至第二电源电压，并供应至所述微控制器子系统；一个第三电力管脚，耦 接至地端电压，并供应至所述光学定位子系统与所述微控制器子系统；一个驱动管脚，连接 至所述光学定位子系统，用以控制光源；二个信号管脚，连接至所述微控制器子系统，用以 提供振幅为所述第二电源电压的差动信号至主机；以及一个第一输出入管脚，其与所述第 一电源电压之间连接第一并联电路，且所述第一输出入管脚与所述地端电压之间连接第一 共用电阻；一个第二输出入管脚，其与所述第一电源电压之间连接第二并联电路，且所述第 二输出入管脚与所述地端电压之间连接第二共用电阻；其中，所述第一并联电路更包括串 接的所述左按键开关与第一电阻、串接的所述中按键开关与第二电阻、串接的所述右按键
6开关与第三电阻，所述第二并联电路更包括串接的所述第一滚轮开关与第四电阻、串接的 所述第二滚轮开关与第五电阻，所述第一电阻、所述第二电阻与所述第三电阻分别具有不 同的电阻值，以及所述第四电阻与所述第五电阻具有不同的电阻值。 在另外一个实施例中，所述光学滑鼠系统单芯片系应用于光学滑鼠中，其中所述
光学滑鼠设有左按键开关、中按键开关、右按键开关、第一滚轮开关、与第二滚轮开关用以
接收触发控制，所述光学滑鼠系统单芯片包含有微控制器子系统；光学定位子系统，提供
光学定位信号至所述微控制器子系统；一个第一电力管脚，耦接至第一电源电压，并供应至
所述光学定位子系统与所述微控制器子系统；一个第二电力管脚，耦接至第二电源电压，并
供应至所述微控制器子系统；一个第三电力管脚，耦接至地端电压并供应至所述光学定位
子系统与所述微控制器子系统；一个驱动管脚，连接至所述光学定位子系统，用以控制光
源；二个信号管脚，连接至所述微控制器子系统，用以提供振幅为所述第二电源电压的差动
信号至主机；以及一个第一输出入管脚，其与所述第一电源电压之间连接一并联电路；一
个第二输出入管脚，其与所述第一输出入管脚之间连接共用电阻，所述第二输出入管脚与
所述地端电压之间连接共用电容；其中，所述并联电路更包括串接的所述左按键开关与第
一电阻、串接的所述中按键开关与第二电阻、串接的所述右按键开关与第三电阻、串接的所
述第一滚轮开关与第四电阻、串接的所述第二滚轮开关与第五电阻，所述第一电阻、所述第
二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻与所述第五电阻分别具有不同的电阻值。 可见，根据本发明所提供的技术方案，将光学定位子系统与微控制器子系统整合
于具有少于开关数量的输出入管脚的光学滑鼠系统单芯片中，又可经由所述输出入管脚分
辨多个开关的个别状态，此外，采用本发明的技术方案还能节省一个电力管脚，故本发明系
统单芯片的管脚总数能有效地优化，使得其管脚总数不超过八个，减少封装成本，从而降低
系统单芯片与光学滑鼠制造的成本。


图1示意的是现有光学滑鼠芯片的管脚配置。
图2示意的是本发明光学滑鼠的一种实施例。
图3示意的是本发明系统单芯片运作架构的一种实施例。图4示意的是本发明系统单芯片运作架构的另一种实施例。图5示意的是第4图实施例的运作原理。
主要元件符号说明io光学滑鼠12系统单芯片14A微控制器子系统14B光学定位子系统16多工器18输出入感测电路20模拟数字转换器22电力与中断控制电路24处理器26缓冲电路28接口电路30收发器32内部时脉产生器34稳压器36A-36B接口电路38定向电路40光学感测阵列42光源驱动电路








bl-b3分支电路 VDD5V、VDD33、Vss电力管脚 LED驱动管脚 101、102输出入管脚 LD光源
Rl、RL、RM、RR、Ra、Rb、Rcml、
Rcm2电阻
RAM随机存储器 TMR计时器 en使能信号
D+、 D-信号管脚 KL、 KM、 KR、 Za、 Zb开关 N1、N2节点
cml共用电路
RST重设控制器 ROM只读存储器 Vdd、G工作电压
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明所述方案作进一步地详细说明。 请参考图2，其所示意的是本发明光学滑鼠的一种实施例。光学滑鼠10设有多个 按键，譬如说是按键BR(右按键)与BL(左按键)等等。另外，光学滑鼠IO也可设有一滚 轮丽。为了进行光学定位，光学滑鼠10也设有发光的光源LD及感测反射光的光学感测阵 列40。 图3示意的是本发明光学滑鼠系统单芯片的一种实施例，并一并绘示了此系统单 芯片12在光学滑鼠10中的运作架构。本发明系统单芯片12中整合有微控制器子系统14A 与光学定位子系统14B。微控制器子系统14A中设有处理器24、缓冲电路26、接口电路28、 收发器(transceiver) 30、内部时脉产生器32、稳压器(regulator) 34、接口电路36A、重设 控制器RST、随机存储器RAM、只读存储器ROM、计时器TMR与电力与中断控制电路22 ;为了 配合本发明的实施，微控制器子系统14A中还包括多工器16、输出入感测电路18及模拟数 字转换器20。光学定位子系统14B中则包括有光学感测阵列40、光源驱动电路42、定向电 路(navigator) 38，与接口电路36B。 本发明系统单芯片12的管脚配置包括有多个电力管脚VDD5V、VDD33与Vss、一个 驱动管脚LED、多个信号管脚D+与D-，以及输出入管脚I01与I02。其中，各电力管脚VDD5V、 VDD33与Vss分别用来耦接相对应的工作电压，也就是说，电力管脚VDD5V与VDD33可以分 别用来耦接至5伏特与3. 3伏特的电源电压，电力管脚Vss则用来耦接至地端电压。再者， 5伏特的电源电压供应至光学定位子系统14B与微控制器子系统14A，作为光学滑鼠系统单 芯片的主要电源。而3. 3伏特的电源电压供应至收发器30，使得信号管脚D+与D-之间的 差动信号振幅为3.3伏特。显然，依照本实施例的技术方案，只需要3个电力管脚，而图1 所示的现有技术需要4个电力管脚，相比较而言可以节省一个电力管脚。而信号管脚D+与 D-用来与主机(未示于图)交换资料；譬如说，系统单芯片12可采用通用串行总线(USB， Universal Serial Bus)的接口规格来与主机交换资料。 在光学定位子系统14B中，光源驱动电路42可经由驱动管脚LED与电阻Rl控制 光源LD，光源LD譬如说是一发光二极管；当光学感测阵列40接收/感测光源LD的反射光， 定向电路38便能依据感测结果确定出光学滑鼠10的位移，实现光学定位。经由光学定位 子系统14B与微控制器子系统14A间的接口电路36A与36B，光学定位的结果可传输至处理器24，进而使得处理器24控制光学定位子系统14B的运作。 在微控制器子系统14A中，处理器24用来主控系统单芯片12的运作，只读存储器 ROM与随机存储器RAM分别用来提供处理器24所需的非挥发性记忆资源与挥发性记忆资 源。重设控制器RST控制系统单芯片12的重设，内部时脉产生器32与计时器TMR控制系 统单芯片12的运作时序。稳压器34用来稳定/调节各电力管脚VDD5V、VDD33与Vss所传 来的电力，并供电给系统单芯片12。电力与中断控制电路22则管理中断请求与电力供应模 式。 图3所示的运作架构中设有多个开关KL、KM、KR与Za、Zb。譬如说，各开关KL、 KM与KR可分别对应于光学滑鼠10的左按键、中按键与右按键，滚轮则可对应于两个开关 Za与Zb，以使每一开关的状态可反映相对应按键与滚轮被使用者触发控制的情形，输出入 管脚101即耦接至这些开关中的多个开关KL、KM及KR，以接收并分辨这多个开关的个别状 态。同理，输出入管脚102则耦接于开关Za与Zb， 101、 102组成该实施例中的输出入管脚 组。上述的管脚配置仅需要两个输出入管脚，进而使得本发明的系统单芯片仅需要八个管 脚，符合八管脚的封装，进而降低成本。 在图3的实施例中，输出入管脚101所对应的开关KL、KM与KR会分别经由对应的 分支电路耦接于输出入管脚I01，每一开关可根据其状态分别控制其所对应的分支电路是 否可将工作电压Vdd(譬如说是电力管脚VDD5V使用的工作电压)导通至输出入管脚101， 且不同的开关所对应的分支电路上具有不同的电阻值。譬如说，开关KL与电阻RL在工作电 压Vdd与节点Nl之间就形成了一个分支电路bl ;同理，开关KM与电阻RM、开关KR与电阻 RR的组合则可分别视为分支电路b2、b3，其中电阻RL、RM及RR的电阻值是互异的，使每一 分支电路的电阻值都不相同。另一方面，耦接于节点N1与另一工作电压G(譬如说是电力 管脚Vss所耦接的地端电压)之间的电阻Rcml则可视为共用电路cml。对输出入管脚101 来说，随着各开关KL、 KM与KR的导通或不导通，导通的分支电路便会和共用电路一起在输 出入管脚101 (即节点Nl)上进行分压。 譬如说，若只有开关KL被使用者触发而导通，则节点Nl上的电压会是VdcW cm1/ (Rcml+RL);若只有开关KR导通，则节点N1的电压会变成VdcW cml/(Rcml+RR)。由于电 阻RL与RR相异，依据节点N1的电压值大小就可分辨出是哪一个开关被触发导通。更 进一步地，当开关KL与KR同时被触发导通时，输出入管脚101的电压会变为Vdd*Rcml/ (Rcml+RL〃RR)，其中RL〃RR代表电阻RL与RR并联后的电阻值)，相对于只有一开关被导 通时的电压也会有所区别。若是开关KL与KM同时导通，输出入管脚的电压为Vdd*Rcml/ (Rcml+RL〃RM)，也会和开关KL与KR同时导通时的电压有所区别。即使开关KL、 KR与KM 同时导通，其在节点N1分压得到的电压VdcW cml/(Rcml+RL〃RR〃RM)也与单一开关导通、 两开关导通时的电压有所差异。换句话说，配合图3中的运作架构，本发明只要根据输出入 管脚101上的电压大小即可分辨出各开关KL、 KM与KR的个别状态。 同理，利用开关Za/电阻Ra(分支电路)、开关Zb/电阻Rb与电阻Rcm2 (共用电 路)在节点N2的电路连接，本发明也可根据输出入管脚102上的电压分辨各开关Za与Zb 的个别状态。 在本发明系统单芯片12中，模拟数字转换器20即用来将各输出入管脚101与102 上的电压转变为数字信号，此数字信号会传输至处理器24，让处理器24得以执行固件程序(firmware)分辨每一输出入管脚上各开关的个别状态。由于实施例采用了 2个输出入管脚 101与102，故系统单芯片12可利用轮询(poll)的机制使输出入管脚101与102可共用同 一个模拟数字转换器20，其中本发明系统单芯片12中的多工器16即用来实现此轮询机制。 多工器16耦接于各输出入管脚101/102与模拟数字转换器20之间，其可由一周期性时脉 来控制，以周期性地逐一将输出入管脚101/102的其中之一导通至模拟数字转换器20。譬 如说，在周期性时脉为高电平的时候，多工器16可将输出入管脚101导通至模拟数字转换 器20，当周期性时脉为低电平时，多工器16则改将输出入管脚102导通至模拟数字转换器 20。如此，模拟数字转换器20便可轮流将输出入管脚101/102的电压信号转变为数字信号 并传输给处理器24，处理器24便可针对每一输出入管脚所耦接的多个开关独立分辨每一 开关的个别状态。 在系统单芯片12中，选择性配备的输出入感测电路18也耦接于各输出入管脚 101/102，用来判断各输出入管脚上的信号是否为有效的信号；若是，输出入感测电路18可 经由电力与中断控制电路22的管理而使系统单芯片12运作于一正常模式；若否，输出入感 测电路18则可经由电力与中断控制电路22而使系统单芯片12运作于睡眠模式以进一步 节省电力资源的消耗。在此睡眠模式下，电力与中断控制电路22可使模拟数字转换器20工 作在省电状态或中断运作，控制多工器16的周期性时脉可以被栅控(gated)，处理器24中 用来分辨各开关状态的功能区块也可进入休眠。譬如说，输出入感测电路18会根据各输出 入管脚101/102上的电压信号是否在一定期间内均未超过阈值而判断各输出入管脚101/ 102的开关是否已经有一段时间都没有接收到有效的触控，若是，且在此时光学定位子系统 14B由于没有从光学滑鼠10感测到新的位移，而信号管脚D+与D-的信号也显示主机处在 省电状态，这就代表光学滑鼠暂时被闲置，可进入睡眠模式以降低电力资源的消耗。相对 地，当输出入感测电路18侦测到任何一输出入管脚上的电压信号已经高于所述阈值时，代 表使用者又再度开始使用光学滑鼠10。此时，输出入感测电路18便可通知电力与中断控制 电路22回复至正常模式，而电力与中断控制电路22便能用使能信号en来使能模拟数字转 换器20，恢复多工器16的周期性时脉并使处理器24再度开始辨识各开关的状态。根据各 输出入管脚101/102上在不同开关导通时所可能出现的最低电压，便可决定上述的阈值。
微控制器子系统14A分辨各开关之状态后，可将各开关的状态连同光学定位子系 统14B的感测/定位结果一起传输至主机。缓冲电路26、接口电路28与收发器30即用来 使系统单芯片12能和主机交换资料。譬如说，本发明系统单芯片12可以采用USB规格的 信号接口来连接主机，故接口电路28与收发器30便可以是USB规格下的媒体存取控制电 路与收发器，以经由信号管脚D+、 D-传输差动的USB信号/封包。 请参考图4，图4示意的是本发明光学滑鼠系统单芯片的另一实施例312。图3与 图4中标号相同的元件具有相同的功能。在图4中，处理器324用以主控系统单芯片312 的功能，电力与中断控制电路322用以管理中断请求与电力供应，微控制器子系统314A则 可将各开关的状态与光学定位子系统14B的定位结果整合传输至主机(未示于图)。
在图4的实施例中，本发明系统单芯片312也采用2个输出入管脚101、 102来涵 盖光学滑鼠10中的所有开关KL、KM、KR与Za、Zb，同样，I01、I02组成该实施例中的输出入 管脚组。其中，每一开关分别经由一对应的分支电路而耦接于工作电压Vdd与输出入管脚 IOl之间，使各开关得以依据其状态控制工作电压Vdd是否可经由各开关对应的分支电路而导通至输出入管脚I01，而不同开关所对应的分支电路上则分别具有不同的电阻值。譬如 说，开关KL与电阻RL的组合可视为一分支电路el，耦接于工作电压Vdd与节点Nl (也就是 输出入管脚IOl)之间；而开关KM/电阻RM、开关KR/电阻RR、开关Za/电阻Ra与开关Zb/ 电阻Rb也可分别视为分支电路e2至e5。这些分支电路中的电阻都互不相同，使这些分支 电路的电阻值皆不相同。输出入管脚I02则经由共用电路cm3而耦接至输出入管脚I01，并 另耦接至共用电容C，使不同的开关得以根据其状态分别控制其所对应的分支电路是否可 经由共用电路cm3而将工作电压Vdd导通至共用电容C以将其充电。在图4的实施例中， 共用电路cm3中可设有电阻Rcm3。 当上述电路运作时，若只有开关KL被触发导通，工作电压Vdd会经由电阻组合 (RL+Rcm3)而向共用电容C充电，此时，由电阻RL与电容C的电阻电容乘积所得的时间常数 将主导节点N2的电压转变速度(譬如说是上升速度)。由于不同开关对应的电阻值不同， 故当不同开关被导通时，节点N2的电压转变速度也会不同。更进一步地，即使各开关中有 多个被同时导通，其所得出的电压转变速度也不同。譬如说，若开关KL与KM同时导通，工 作电压Vdd会经由电阻组合(RL〃RM+Rcm3)来向共用电容C充电。不同开关同时导通会并 联不同分支电路中的电阻，使节点N2的电压转变速度也随之改变。根据图4中电容的充电 速度(时间常数)，本发明即可分辨各开关的个别状态。 为实现上述构想，本发明系统单芯片312中另设有计数器320与输入获取暂存器 Regl及Reg2。计数器320用来提供一个随时间变化的计数值。输入获取暂存器Regl耦 接于输出入管脚IOl，其可根据输出入管脚101上的信号转变(transition)来获取计数器 320的计数值；输入获取暂存器Reg2则耦接于输出入管脚102，用来根据输出入管脚102上 的信号转变获取计数器320的计数值。根据输入获取暂存器Regl与Reg2所获取的计数值 计算输出入管脚101与102上信号转变的时间差，就可根据时间差独立分辨每一开关的个 别状态。 请参考图5，图5用输出入管脚101与102上的电压信号波形来示意在本发明图 4实施例中分辨开关状态的原理，各波形的横轴为时间，纵轴代表波形的幅度大小；虚线波 形示意的是输出入管脚101上的电压信号VA，实线波形则示意输出入管脚102的电压信号 VB。举例来说，假设各开关中只有开关KL被触发导通；当开关KL在时点tO被触发时，输出 入管脚101的电压信号VA会很快地转变，因为工作电压Vdd会直接经由电阻RL而被导通 至输出入管脚101 (请一并参考图4)。相较之下，输出入管脚102的电压信号VB则会因为 要向共用电容C充电而会延迟到时点tl才上升到足以引发信号转变，其中，时点t0与tl 间的时间差T1就取决于电阻组合(RL+Rcm3)之电阻值。 同理，若在时点t0只有开关KM被触发，电压信号VA同样会很快地转变，而输出入 管脚102的电压信号VB则会延迟到时点t2才转变。两时点间的时间差T2取决于开关KM 所对应的电阻组合(RM+Rcm3);若电阻RM的电阻值大于电阻RL，时间差T2就会比时间差T1长。 另一方面，若开关KM与KL同时在时点tO被触发，电压信号VA会很快地响应信号 转变，输出入管脚102的电压信号VB则会在时点t3转变。在此情况下，由于工作电压Vdd 会经由电阻组合(RM〃RL+Rcm3)的较低电阻值来向共用电容C充电，故时点t0与t3间的 时间差T3会比时间差Tl与T2更短。
换句话说，比较输出入管脚101与102的信号转变时间差，本发明就可分辨出个别 开关的状态。在图4中，输入获取暂存器Regl与Reg2就是分别用来获取输出入管脚101 与102的信号转变时间点(会以计数值的形式来表现)，使处理器324能计算信号转变时间 差，据此来分辨各开关的个别状态。 本发明突破了现有光学滑鼠系统单芯片中一个开关对应一个输出入管脚的设计 方式，打破了这种一一对应的设计思维，改由少于开关数量的管脚组成，进而耦接至多个开 关，用于提供输出入管脚的信号。在此基础上图3与图4的实施例中的耦接方式就都是具 体设计方案，藉由多个开关所在分支电路可以将多个开关的状态转换成不同的电压大小、 或者不同的电容的充电速度(时间常数)等电特性参数，经由输出入管脚组传输至微控制 器子系统，所述微控制器子系统侦测所述输出入管脚的信号，进而分辨出所述多个开关中 每个开关的状态。 如图3与图4的实施例所示，在本发明的较佳实施例中，能够使用两个输出入管脚 (例如通用输出入管脚，General Purpose Input/Output， GPIO)来分辨五个(或更多)个 开关的个别状态，进一步的，依照图3与图4实施例的技术方案，只需要3个电力管脚，而 图l所示的现有技术需要4个电力管脚，相比较而言还可以节省一个电力管脚。因此，在本 发明系统单芯片的的最佳实施例中，管脚总数可优化至八个管脚，相比现有技术可以少达4 个管脚，大大的降低了制造成本。在图3与图4的实施例中，各分支电路与共用电路均只设 有电阻，但本发明不受限于此，凡可使各分支电路具有不同阻抗的主动元件与被动元件皆 可用来组合形成各分支电路或/及共用电路。 另外，需要说明的是，图3与图4所示的实施例中的输 出入管脚组仅以两个输出入
管脚为例对本发明进行了说明，在实际应用中，输出入管脚的数量并非仅限于两个。根据 开关数量的不同，输出入管脚的数量也有可能不同，例如，若光学滑鼠仅包含开关KL、KM与 KR，仅设置一个输出入管脚可也满足发明目的，类似地，若除开关KL、 KM、 KR与Za、 Zb之外， 光学滑鼠还包括其他类型的开关，可以根据具体的情况设置一个或两个输出入管脚，都可 以使得光学滑鼠系统单芯片的管脚总数不超过八个。 总结来说，本发明将光学定位子系统与微控制器子系统整合于具有少于开关数量 的输出入管脚的光学滑鼠系统单芯片中，又可经由同一输出入管脚分辨多个开关的个别状 态，故本发明系统单芯片的管脚总数能有效地优化，减少封装成本，进而降低系统单芯片与 光学滑鼠制造的成本。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
一种光学滑鼠系统单芯片，所述光学滑鼠系统单芯片应用于光学滑鼠中，其特征在于，所述光学滑鼠系统单芯片的管脚总数不超过八个，所述光学滑鼠设有多个开关用以接收触发控制，所述光学滑鼠系统单芯片包含有微控制器子系统；光学定位子系统，用以提供一光学定位信号至所述微控制器子系统；第一电力管脚，耦接至第一电源电压，并供应至所述光学定位子系统与所述微控制器子系统；第二电力管脚，耦接至第二电源电压，并供应至所述微控制器子系统；第三电力管脚，耦接至地端电压，并供应至所述光学定位子系统与所述微控制器子系统；驱动管脚，连接至所述光学定位子系统，用以控制光源；二个信号管脚，连接至所述微控制器子系统用以提供振幅为所述第二电源电压的差动信号至主机；以及输出入管脚组，由少于所述多个开关的数量的管脚组成，耦接至所述多个开关，用于提供输出入管脚的信号；所述微控制器子系统侦测所述输出入管脚的信号，分辨出所述多个开关中每个开关的状态。
2. 根据权利要求1所述光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，每一所述输出入管脚所对 应的多个开关分别经由相对应的分支电路耦接，所述多个开关根据其状态分别控制其所对 应的分支电路将所述第一电源电压导通至所述输出入管脚，其中，所述多个开关所对应的 分支电路上分别具有不同的电阻值，用以使得所述微控制器子系统依据所述输出入管脚的 信号大小分辨所述多个开关中每个开关的状态。
3. 根据权利要求2所述光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，每一所述输出入管脚经由对应的一共用电路耦接至所述地端电压，其中共用电路具有一 电阻值，使得所述共用电路 与所述输出入管脚上导通的分支电路在相对应的输出入管脚上进行分压。
4. 根据权利要求3所述光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述多个开关包括左按键 开关、中按键开关、右按键开关；所述输出入管脚组由一个输出入管脚组成，所述一个输出入管脚为第一输出入管脚， 所述第一输出入管脚与所述第一电源电压之间对应的多个所述分支电路构成第一并联电路，且所述第一输出入管脚与所述地端电压之间连接第一共用电阻；其中，所述第一并联电路包括串接的所述左按键开关与第一电阻、串接的所述中按键开关与第二电阻、串接的所述右按键开关与第三电阻，所述第一电阻、所述第二电阻与所述第三电阻分别具有不同的电阻值。
5. 根据权利要求3所述光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述多个开关包括左按键 开关、中按键开关、右按键开关、第一滚轮开关与一第二滚轮开关；所述光学滑鼠系统单芯片管脚总数为八个，所述输出入管脚组由两个输出入管脚组成，所述二个输出入管脚为第一输出入管脚与 第二输出入管脚，所述第一输出入管脚，其与所述第一电源电压之间对应的多个所述分支电路构成第一并联电路，且所述第一输出入管脚与所述地端电压之间连接第一共用电阻；所述第二输出入管脚，其与所述第一电源电压之间对应的多个所述分支电路构成第二 并联电路，且所述第二输出入管脚与所述地端电压之间连接第二共用电阻；其中，所述第一并联电路包括串接的所述左按键开关与第一电阻、串接的所述中按键 开关与第二电阻、串接的所述右按键开关与第三电阻，所述第二并联电路包括串接的所述 第一滚轮开关与第四电阻、串接的所述第二滚轮开关与第五电阻，所述第一电阻、所述第二 电阻与所述第三电阻分别具有不同的电阻值，以及所述第四电阻与所述第五电阻具有不同 的电阻值。
6. 根据权利要求2所述的光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述微控制器子系统包 含有处理器，用以主控所述光学滑鼠系统单芯片的运作；以及模拟数字转换器，用以将所述输出入管脚的信号转换为数字信号，使得所述处理器得 以根据所述输出入管脚的信号分辨所述多个开关的状态。
7. 根据权利要求6所述的光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述输出入管脚组由多 个管脚组成，所述微控制器子系统进一步包含有多工器，耦接于所述输出入管脚与所述模拟数字转换器之间，用以周期性地分别将所 述多个输出入管脚导通至所述模拟数字转换器。
8. 根据权利要求6所述光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述微控制器子系统进一步包含有输出入感测电路，耦接于所述输出入管脚，用以判断每一输出入管脚上的信号是否为 有效的信号，若为有效的信号，所述输出入感测电路使光学滑鼠系统单芯片运作于一正常 模式，进而使能模拟数字转换器，否则，所述输出入感测电路使光学滑鼠系统单芯片运作于 一睡眠模式，进而使得模拟数字转换器工作在省电状态或中断运作。
9. 根据权利要求1所述的光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述光学滑鼠系统单芯 片管脚总数为八个，所述输出入管脚组由两个输出入管脚组成，所述二个输出入管脚为第 一输出入管脚与第二输出入管脚，其中，所述多个开关分别经由相对应的分支电路耦接于 所述第一电源电压与所述第一输出入管脚之间，其中，所述多个开关相对应的分支电路具 有不同的电阻值，使得所述多个开关依据其状态控制所述第一电源电压是否于对应的分支 电路导通至所述第一输出入管脚，所述第二输出入管脚系经由一共用电路耦接至所述第一 输出入管脚，并另耦接至一共用电容，使得所述多个开关得以分别根据其状态控制其所对 应的分支电路藉由所述共用电路将所述第一电源电压导通至所述共用电容，用以向所述共 用电容进行充电。
10. 根据权利要求9所述的光学滑鼠系统单芯片其特征在于，所述多个开关包括左按 键开关、中按键开关、右按键开关、第一滚轮开关与一第二滚轮开关；所述第一输出入管脚与所述第一电源电压之间耦接的所述多个开关对应的分支电路 构成并联电路；所述第二输出入管脚与所述第一输出入管脚之间所述的共用电路是一共用电阻，所述 第二输出入管脚与所述地端电压之间连接所述共用电容；其中，所述并联电路包括串接的所述左按键开关与第一电阻、串接的所述中按键开关与第二电阻、串接的所述右按键开关与第三电阻、串接的所述第一滚轮开关与第四电阻、串 接的所述第二滚轮开关与第五电阻，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第 四电阻与所述第五电阻分别具有不同的电阻值。
11. 根据权利要求9或10所述的光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述微控制器子系统包含有处理器，用以主控所述光学滑鼠系统单芯片的运作； 计数器，用以提供随时间变化的计数值；第一输入获取暂存器，耦接于所述第一输出入管脚，用以根据所述第一输出入管脚上 信号的转变，进而获取所述计数器的计数值；以及第二输入获取暂存器，耦接于所述第二输出入管脚，用以根据所述第二输出入管脚上 信号的转变，进而获取所述计数器的计数值，使得处理器根据所述第一输入获取暂存器与 所述第二输入获取暂存器所获取的计数值，用以计算所述第一输出入管脚与所述第二输出 入管脚上信号转变的时间差，进而分辨所述多个开关中每个开关的状态。
12. 根据权利要求1所述的光学滑鼠系统单芯片，其特征在于，所述光学滑鼠上设有滚 轮和/或多个按键，其中所述滚轮滚动的状态对应于所述多个开关其中之一，所述多个按 键中的每个按键分别对应于所述多个开关中的其中之一。
全文摘要
本发明提供一种光学滑鼠系统单芯片，应用于光学滑鼠中。此系统单芯片中设有耦接各工作电压的电力管脚、控制光源的驱动管脚、接收反射光的光学感测阵列、向主机交换资料的信号管脚以及少于开关数量的输出入管脚。其中，针对光学滑鼠上用来接收使用者触发控制的多个开关，每一输出入管脚可接收并分辨多个开关的状态，使各输出入管脚的管脚总数得以小于开关的总数，从而降低了系统单芯片与光学滑鼠制造的成本。
文档编号G06F3/038GK101763184SQ20101010424
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者庄乔栋, 庄永顺 申请人:凌阳创新科技股份有限公司