专利名称：用于触摸传感器接口故障检测的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及触摸传感器接口，更具体地，涉及触摸传感器接口中的故障检测。
背景技术：
电容性触摸感测使得能够通过测量一个或多个触摸检测电极的电容变化来进行触摸检测。由于人体是导电的，因此触摸电容性感测技术可以用于人操作的接口。现在参照图1，示出了图示常规的触摸传感器接口 100的示意图。触摸传感器接口 100包括共享的输入/输出(I/O)焊盘10 和102b，触摸感测处理器104，触摸检测电极组106a和106b,电容器108a、108b、108c和108d，通信信道IlOa和IlOb,以及触摸检测电极112a和112b。每组触摸检测电极106a和106b包括一个或多个触摸检测电极11 和112b。触摸事件之前的触摸检测电极11 和112b的电容包括对应于电容器108a和108c的外部电容，即寄生电容Cext。在触摸之后，触摸电极的电容包括寄生电容Cext和对应于电容器108b 和108d的PCB迹线和外部物体(即，手指)之间的触摸电容Ct。u。h。因此，在发生触摸事件时，所触摸的位置处的触摸检测电极的电容增加。触摸感测处理器104扫描触摸检测电极11 和112b以寻找触摸电容的增加。使用触摸检测电极11 和112b与触摸感测处理器104之间传送的触摸感测信号来完成该扫描。触摸感测信号在通信信道IlOa和IlOb以及共享I/O焊盘10 和102b上传递。共享 I/O焊盘10 和102b与触摸传感器接口 100所属的设备的各种I/O系统相关联，诸如照明或视觉源、听觉源、开关、传感器、触觉机构等。共享I/O焊盘10 和102b被配置为以对应于不同的I/O机构的各种模式操作。例如，在触摸感测模式中，使用软件配置共享I/O焊盘 10 和102b来监测触摸检测电极11 和112b以寻找触摸事件。在输入模式中，共享I/ 0焊盘10 和102b被配置为监控输入机构以寻找输入的接收，而在输出模式中，共享I/O 焊盘10 和102b被配置为向输出机构提供输出。在触摸感测模式中，共享I/O焊盘10 和102b向触摸检测电极11 和112b传送触摸感测信号以测量其触摸电容的增加。触摸感测处理器104处理触摸感测信号以确定触摸事件的出现，并且生成用于进一步操作设备的相应信号。由于触摸传感器接口不具有移动部件，因此它们在设计上是鲁棒性的并且因此不需要维护并且具有长的操作寿命。适于人类操作的技术性、设计的鲁棒性以及操作方便使得触摸传感器接口成为各种消费电子设备的人机接口的优先选择，所述消费电子设备诸如是膝上型计算机、电视机、电冰箱、移动电话、个人数字助理等。触摸传感器接口还在汽车中用于仪表、车门进入操作、雨刷器开关、以及其他仪表板应用。而且，触摸传感器可以在汽车中用于人类安全的关键应用，诸如座椅安全带警报系统和气囊部署系统。此外，触摸传感器接口用于诸如生命保障系统的关键医疗设备。尽管触摸传感器接口具有鲁棒性的架构，但是它们仍然容易发生硬件和软件故
4障，诸如PCB迹线开路、PCB迹线短路、触摸检测电极漏电、软件配置故障和通信信道短路故障。由于触摸传感器接口用于与人类安全和生命保障系统相关的应用，因此检测各种硬 件和软件故障以确保设备的安全操作是重要的。
在结合附图阅读时将更好地理解下面的本发明的优选实施例的详细描述。本发明借助于示例说明，并且不受附图的限制，在附图中相同的附图标记表示相似的元件。图1是图示常规的触摸传感器接口的示意图；图2是根据本发明的实施例的触摸传感器接口的示意图；图3是图示根据本发明实施例的用于检测触摸传感器接口中的一个或多个故障的系统的示意图；以及图4是图示根据本发明实施例的用于检测触摸传感器接口中的故障的方法的流程图。
具体实施例方式附图的详细描述应被当作本发明的当前优选的实施例的描述，并非意在代表其中可以实践本发明的唯一形式。将理解，通过预期涵盖于本发明的精神和范围内的不同的实施例可以实现相同的或等效的功能。在本发明的实施例中，提供了一种用于检测触摸传感器接口中的一个或多个故障的系统。该触摸传感器接口包括用于感测触摸事件的一个或多个触摸检测电极。该系统包括第一振荡器，连接到至少一个触摸检测电极，用于基于至少一个触摸检测电极的电容生成第一周期性信号。该系统进一步包括预分频器(prescaler)，其连接到第一振荡器。预分频器利用预定值减小第一周期性信号的频率以生成第二周期性信号。第二周期性信号被提供给计数器，其连接到预分频器，用于接收第二周期性信号和第三周期性信号，其中第三周期性信号的频率大于第二周期性信号的频率。此外，针对等于第二周期性信号的时间周期的计数时间窗口来更新计数器，并且针对基于第三周期性信号的频率的多次计数来更新计数器。该系统还包括故障和触摸检测器，其连接到计数器。故障和触摸检测器通过计算对应于计数时间窗口的多次计数与对应于前一计数时间窗口的前面多次计数之间的差并且将多次计数和前面多次计数之间的差与一个或多个计数阈值比较，来检测一个或多个故障。在本发明的另一实施例中，提供了一种触摸传感器接口。该触摸传感器接口包括用于感测触摸事件的至少一个触摸检测电极。此外，触摸传感器接口包括共享输入/输出 (I/O)焊盘，其连接到至少一个触摸检测电极。共享I/O焊盘从至少一个触摸检测电极接收一个或多个触摸感测信号并且将其传送。此外，共享I/O焊盘接收提供给触摸传感器接口的输入信号并且向触摸传感器接口传送输出信号。共享I/O焊盘连接到通信信道。通信信道从共享I/O焊盘接收触摸感测信号。触摸传感器接口进一步包括第一振荡器，其连接到至少一个触摸检测电极，用于基于至少一个触摸检测电极的电容生成第一周期性信号；以及预分频器，其连接到第一振荡器。预分频器利用预定值减小第一周期性信号的频率以生成第二周期性信号。第二周期性信号被提供给计数器，其连接到预分频器，用于接收第二周期性信号和第三周期性信号，其中第三周期性信号的频率大于第二周期性信号的频率。此外，针对等于第二周期性信号的时间周期的计数时间窗口来更新计数器，并且针对基于第三周期性信号的频率的多次计数来更新计数器。该系统还包括故障和触摸检测器，其连接到计数器。故障和触摸检测器通过计算对应于计数时间窗口的多次计数与对应于前一计数时间窗口的前面多次计数之间的差并且将多次计数和前面多次计数之间的差与一个或多个计数阈值比较，来检测一个或多个故障。此外，该触摸传感器接口包括可编程电流源，其连接到第一振荡器和第二振荡器，用于向第一振荡器提供第一电流并且向第二振荡器提供第二电流。在本发明的实施例中，提供了一种用于检测触摸传感器接口中的故障的方法，其中触摸传感器接口包括至少一个触摸检测电极。该方法包括基于触摸检测电极生成第一周期性信号。随后，利用预定值减小第一周期性信号的频率以生成第二周期性信号。基于第二周期性信号和第三周期性信号，更新计数器，其中第三周期性信号的频率高于第二周期性信号的频率。计数器被配置为针对等于第二周期性信号的时间周期的计数时间窗口而更新，并且计数器针对基于第三周期性信号的频率的多次计数而改变。随后，计算对应于计数时间窗口的多次计数与对应于前一计数时间窗口的前面多次计数之间的差。将多次计数和前面多次计数之间的差与一个或多个计数阈值比较以检测触摸传感器接口中的一个或多个故障。本发明的各种实施例提供了一种用于检测触摸传感器接口中的一个或多个故障的系统和方法，其中该触摸传感器接口包括至少一个触摸检测电极。使计数器与触摸检测电极的电容成比例地渐增。读取计数器以获得计数器读数。计算计数器读数和前一计数器读数之间的差。将该差与一个或多个计数阈值比较以检测触摸传感器接口中的硬件和软件故障。该系统和方法检测诸如PCB迹线开路故障、PCB迹线短路故障、触摸检测电极漏电故障和通信信道短路故障的硬件故障。此外，还检测软件配置故障。这些故障的检测确保了在使用设备之前向使用该触摸传感器接口的用户通知这些故障。用户随后可以执行维护程序以消除这些故障，由此确保安全操作。现在参照图2，示出了图示根据本发明实施例的触摸传感器接口 200的示意图。触摸传感器接口 200包括共享输入/输出(I/O)焊盘202a和202b，触摸感测处理器204，触摸检测电极组206a和206b，电容器208a、208b、208c和208d，通信信道210a和210b，触摸检测电极212a和212b，以及故障检测器214。触摸传感器接口 200包括一个或多个触摸检测电极组206a和206b。每组触摸检测电极206a和206b包括一个或多个触摸检测电极212a和212b。在本发明的实施例中，使用一对印刷电路板(PCB)迹线(未示出)形成触摸检测电极212a和212b。而且，每组触摸检测电极206a和206b连接到共享I/O焊盘202a和202b。共享I/O焊盘202a和202b经由通信信道210a和210b将从触摸检测电极206a和206b接收到的触摸感测信号传送到触摸感测处理器204。触摸事件之前的触摸检测电极212a和212b的电容由对应于电容器208a和208c 的外部电容，即寄生电容Cext组成，并且触摸事件之后的触摸检测电极212a和212b的电容由Cext和对应于电容器208b和208d的触摸电容Ctouch,即PCB迹线和外部物体(即，手指)之间的电容组成。因此，在出现触摸事件时，即，使用诸如手指的导电物体触摸触摸传感器接口 200时，触摸位置处存在的触摸检测电极的电容增加。触摸感测处理器204扫描触摸检测电极212a和212b以扫描触摸电容的增加。通过使用在触摸检测电极212a和212b与触摸感测处理器204之间来回传送的触摸感测信号来完成该扫描。触摸感测信号传递经过通信信道210a和210b以及共享I/O焊盘202a和 202b。共享I/O焊盘202a和202b与触摸传感器接口 200所属于的设备的各种I/O系统相关联。I/O系统的示例可以是照明或视觉源、听觉源、开关、传感器、触觉机构等。共享I/O 焊盘202a和202b被配置为以对应于不同I/O系统的各种模式操作。例如，在触摸感测模式中，使用软件配置共享I/O焊盘202a和202b来监控触摸检测电极212a和212b以监控触摸事件。在输入模式中，共享I/O焊盘202a和202b被配置为监控输入系统以监控输入的接收。而且，在输出模式中，共享I/O焊盘202a和202b被配置为向输出系统提供输出。 在触摸感测模式期间，共享I/O焊盘202a和202b向触摸检测电极212a和212b传送触摸感测信号以测量其触摸电容的增加。触摸感测处理器204处理触摸感测信号以确定触摸检测电极的电容的增加。而且，故障检测器214扫描触摸感测处理器204用于检测触摸事件以及触摸传感器接口 200中的硬件和软件故障。结合图3详细解释故障检测器214和触摸感测处理器 204的功能。现在参照图3，示出了图示根据本发明实施例的用于检测一个或多个故障的系统 300的示意图。系统300包括触摸感测处理器204以及故障和触摸检测器214。触摸感测处理器204包括可编程电流源302、振荡器304a和304b、计数器306、预分频器308和电容器 310。可编程电流源302生成电流Ia和Ib，其被提供给振荡器304a和304b。振荡器304a 被配置为生成第三周期性信号，其具有基于电流Ia和电容器310的电容的频率fa。在本发明的实施例中，振荡器304a是弛张振荡器。为了简化起见，本文没有包括对弛张振荡器的功能的解释。在本发明的实施例中，电容器310的电容等于基准电容(CMf)。第三周期性信号的频率4可以被数学表达为
权利要求
1.一种用于检测触摸传感器接口中的一个或多个故障的系统，所述触摸传感器接口包括用于感测触摸事件的一个或多个触摸检测电极，所述系统包括第一振荡器，连接到至少一个所述触摸检测电极，用于基于所述至少一个触摸检测电极的电容生成第一周期性信号；预分频器，连接到所述第一振荡器，用于利用预定值减小所述第一周期性信号的频率以生成第二周期性信号；计数器，连接到所述预分频器，用于接收所述第二周期性信号和第三周期性信号，其中，所述第三周期性信号的频率大于所述第二周期性信号的频率，其中，针对等于所述第二周期性信号的时间周期的计数时间窗口来更新所述计数器，以及其中，针对基于所述第三周期性信号的频率的多次计数来更新所述计数器；以及故障和触摸检测器，连接到所述计数器，用于通过计算对应于所述计数时间窗口的多次计数与对应于前一计数时间窗口的前面多次计数之间的差，并且将所计算的差与一个或多个计数阈值比较，从而检测一个或多个故障。
2.如权利要求1所述的故障检测系统，进一步包括至少一个共享的输入/输出I/O焊盘，连接到所述至少一个触摸检测电极，用于接收提供给所述触摸传感器接口的输入信号以及用于向所述触摸传感器接口传送输出信号。
3.如权利要求2所述的故障检测系统，其中，所述至少一个共享I/O焊盘从所述至少一个触摸检测电极接收一个或多个触摸感测信号并且将其传送到所述第一振荡器。
4.如权利要求3所述的故障检测系统，进一步包括至少一个通信信道，连接到所述至少一个共享I/O焊盘和所述第一振荡器，用于在所述至少一个共享I/O焊盘和所述第一振荡器之间传送所述一个或多个触摸感测信号。
5.如权利要求1所述的故障检测系统，进一步包括第二振荡器，连接到所述计数器， 用于生成所述第三周期性信号。
6.如权利要求5所述的故障检测系统，进一步包括可编程电流源，连接到所述第一和第二振荡器，用于向所述第一振荡器提供第一电流并且向所述第二振荡器提供第二电流。
7.如权利要求1所述的故障检测系统，其中，所述一个或多个故障包括PCB迹线开路故障、PCB迹线短路故障、触摸检测电极漏电故障、软件配置故障和通信信道短路故障中的至少一个，以及其中，所述一个或多个计数阈值对应于PCB迹线开路故障、PCB迹线短路故障、 触摸检测电极漏电故障和软件配置故障中的至少一个。
8.一种触摸传感器接口，包括至少一个触摸检测电极，用于感测触摸事件；至少一个共享的输入/输出I/O焊盘，连接到所述至少一个触摸检测电极，用于从所述至少一个触摸检测电极接收一个或多个触摸感测信号并传送所述一个或多个触摸感测信号，其中，所述至少一个共享I/O焊盘接收提供给所述触摸传感器接口的输入信号并且向所述触摸传感器接口传送输出信号；至少一个通信信道，连接到所述至少一个共享I/O焊盘，用于从所述至少一个共享I/O 焊盘接收所述一个或多个触摸感测信号；第一振荡器，连接到所述至少一个通信信道，用于基于所述至少一个触摸检测电极的电容生成第一周期性信号；预分频器，连接到所述第一振荡器，用于利用预定值减小所述第一周期性信号的频率以生成第二周期性信号；计数器，连接到所述预分频器，用于接收所述第二周期性信号和第三周期性信号，其中所述第三周期性信号由第二振荡器生成，其中所述第三周期性信号的频率大于所述第二周期性信号的频率，其中，针对等于所述第二周期性信号的时间周期的计数时间窗口来更新所述计数器，以及其中，针对基于所述第三周期性信号的频率的多次计数来更新所述计数器，可编程电流源，连接到所述第一和第二振荡器，用于向所述第一振荡器提供第一电流并且向所述第二振荡器提供第二电流；以及故障和触摸检测器，连接到所述计数器，用于通过计算对应于所述计数时间窗口的多次计数与对应于前一计数时间窗口的前面多次计数之间的差并且将所计算的差与一个或多个计数阈值比较，从而检测一个或多个故障。
9.如权利要求8所述的触摸传感器接口，其中，每个触摸检测电极包括一个或多个印刷电路板PCB迹线。
10.如权利要求8所述的触摸传感器接口，其中，所述一个或多个故障包括PCB迹线开路故障、PCB迹线短路故障、触摸检测电极漏电故障、软件配置故障和通信信道短路故障中的至少一个，以及其中，所述一个或多个计数阈值对应于PCB迹线开路故障、PCB迹线短路故障、触摸检测电极漏电故障和软件配置故障中的至少一个。
全文摘要
本发明涉及用于触摸传感器接口故障检测的方法和系统。一种触摸传感器接口包括一个或多个触摸检测电极，当被触摸时该一个或多个触摸检测电极的电容增加。处理器将电容增加转换为计数器值的改变。检测器将计数器值的改变与一个或多个计数阈值比较以检测触摸传感器接口中的故障。
文档编号G06F11/267GK102314389SQ20101022261
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者张俊, 梅汪生, 王洋, 罗伟, 黄燕 申请人:飞思卡尔半导体公司