控制芯片以及触碰侦测方法与流程

1.本发明是有关于控制芯片以及触碰侦测方法，特别有关于可整合触控侦测电路到一芯片以节省电路面积和降低电能损耗的控制芯片以及触碰侦测方法。


背景技术：

2.近年来，触碰控制功能变得越来越流行。然而，通常会须要额外的触碰侦测ic(integrated circuit，集成电路)，因此需要更大的电路面积。此外，具有触碰侦测功能的装置可能导致更大的电能消耗。此外，例如mcu(微控制单元)之类的控制电路可能具有较大的漏电流。因此，控制电路导通的时间越长，电能消耗就越高。
3.因此，需要能够减少所需电路面积并减少电能消耗的控制芯片和触碰侦测方法。


技术实现要素：

4.本发明一目的为提供一种控制芯片，其可减少所需电路面积并减少电能消耗。
5.本发明另一目的为提供一种触碰侦测方法，其可减少所需电路面积并减少电能消耗。
6.本发明一实施例公开了一种控制芯片，包括：脚位；控制电路；时脉产生电路，用以产生时脉信号；电能提供电路，用以产生持续电能；触碰侦测电路，用以接收该持续电能，且通过该脚位侦测触碰事件来产生触碰侦测信号；以及逻辑电路，用以接收该持续电能，该时脉信号以及该触碰侦测信号，其中该逻辑电路根据该触碰侦测信号控制该电能提供电路来提供核心电能到该控制电路。其中该控制电路更用以设定该逻辑电路使得该逻辑电路可控制该触碰侦测电路。
7.本发明一实施例公开了一种触碰侦测方法，使用在包括控制电路、时脉产生电路、触碰侦测电路以及逻辑电路的控制芯片上，该触碰侦测方法包括：提供持续电能到该时脉产生电路、该触碰侦测电路以及该逻辑电路；通过该时脉产生电路产生时脉信号至该逻辑电路；通过该触碰侦测电路侦测触碰事件来产生触碰侦测信号；通过该逻辑电路根据该触碰侦测信号控制电能提供电路提供核心电能到该控制电路；以及通过该控制电路设定该逻辑电路使得该逻辑电路可控制该触碰侦测电路。
8.根据前述实施例，由于触碰侦测电路被整合到控制芯片中，因此可以减少电路面积，且由于核心电能且/或持续电能可在发生触碰事件之前降低电压准位，因此可以减少电能损耗。
附图说明
9.图1绘示了根据本发明一实施例的控制芯片的方块图。
10.图2和图3绘示了根据本发明实施例的、图1所示的控制芯片的动作示意图。
11.图4绘示了图1所示的逻辑电路的动作的时序图。
12.图5绘示了根据本发明一实施例的、图1所示的逻辑电路的详细结构的示意图。
13.图6绘示了根据本发明一实施例的、图5所示的参考信号以及触碰侦测信号的时序图。
14.图7绘示了根据本发明一实施例的触碰侦测方法的流程图。
15.其中，附图标记说明如下：
16.100 控制芯片
17.101 脚位
18.103 触碰侦测电路
19.105 时脉产生电路
20.107 逻辑电路
21.109 电能提供电路
22.111 控制电路
23.501 触碰侦测计数器
24.503 比较电路
25.505 参考信号产生器
26.507 滤波器
27.as 启动信号
28.aop 持续电能
29.clk 时脉信号
30.clk_t 触碰侦测时脉信号
31.cp 核心电能
32.td 触碰侦测信号
33.rs 参考信号
34.h_1、h_2 高逻辑准位
35.v_h1 第一高电压准位
36.v_h2 第二高电压准位
37.v_l1 第一低电压准位
具体实施方式
38.以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，各实施例中的元件可通过硬体(例如装置或电路)或是韧体(例如微处理器中写入至少一程式)来实施。此外，以下描述中的“第一”、“第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、资料、信号或步骤。并非用以限定其次序。举例来说，第一装置以及第二装置可代表这两个装置具有相同的结构，但为不同的装置。而且，以下描述所提到的“当”表示发生的时间点或是发生后的时间。举例来说，“当设定完成时x信号从高转换成低”可代表“设定完成时”或是“设定完成后的时间”。
39.图1绘示了根据本发明一实施例的控制芯片100的方块图。由于控制芯片100具有触碰侦测和电能控制的功能，因此控制芯片100也可以被称为触碰侦测芯片或电能控制芯片。
40.如图1所示，控制芯片100包括至少一个脚位101(仅标记了其中一个脚位)、触碰侦测电路103、时脉产生电路105、逻辑电路107、电能提供电路109以及控制电路111。触碰侦测
电路103用以接收持续电能(always on power)aop，且用以通过脚位101侦测触碰事件以产生触碰侦测信号td。在一实施例中，脚位101耦接到触摸屏。如果有物体触碰，触摸屏的触碰值会发生变化。因此，触碰侦测电路103可以根据触碰值来侦测触碰事件。触摸屏可以是但不限在光学触摸屏或电容触摸屏，因此触碰值可以是光学资料，例如亮度，或电容值。
41.时脉产生电路105用以产生时脉信号clk。逻辑电路107用以接收持续电能aop，时脉信号clk和触碰侦测信号td。电能提供电路109用以提供持续电能aop且/或核心电能(core power)cp。逻辑电路107根据触碰侦测信号td控制电能提供电路109以将核心电能cp提供给控制电路111。在本发明中，可以通过控制电能提供电路109是否提供核心电能cp来减少控制电路111的启动时间。通过这样的方法，可以减少由控制电路111引起的电能消耗。此外，控制电路111还用以设定逻辑电路107，使得逻辑电路可以控制触碰侦测电路101。控制电路111可以是能够执行本发明中所述的功能的任何电路，例如cpu(central processing circuit，中央处理单元)，处理器或mcu(micro processing circuit，微处理单元)。
42.可以将持续电能aop设置为任何所需的电压准位。例如，若要满足触碰侦测的需求，可以将持续电能aop设置为高于核心电能cp。而且，在一实施例中，持续电能是i/o(输入/输出)电能，控制芯片100可以使用i/o电能来与耦接到控制芯片100的其他外部元件沟通。另外，在一实施例中，核心电能cp可作为包括控制芯片100的装置内部其他元件的操作电能。核心电能cp也可以设置为任何所需的电压准位。在一实施例中，核心电能cp的电压准位低于侦测电路103所用的持续电能aop的电压准位。例如，核心电能cp为1.1v，且持续电能aop为1.8v或3.3v。
43.图2绘示了根据本发明的一实施例的图1中的控制芯片100的动作的时序图。在图2的实施例中，核心电能cp最初具有第一高电压准位v_h1，而持续电能aop最初具有第二高电压准位v_h2。例如，当包括控制芯片100的装置被打开时，核心电能cp具有第一高电压准位v_h1，而持续电能aop具有第二高电压准位v_h2。为了便于说明，在以下描述中，将核心电能cp具有第一高电压准位v_h1且持续电能aop具有第二高电压准位v_h2的时间区段称为“设定时间区段”。
44.在设定时间区段中，控制电路111设定逻辑电路107，使得逻辑电路107可以根据触碰侦测信号td来控制电能提供电路109以提供核心电能cp。例如，控制电路111可以在设定时间区段中设定逻辑电路107中的元件的参数或向逻辑电路107提供合适的工作电压。
45.在图2的实施例中，当控制电路111完成逻辑电路107的设定时，核心电能cp从第一高电压准位v_h1转换为第一低电压准位v_l1。低电压准位v_l1可代表电能提供电路109不输出核心电能cp(即，核心电能cp为0)，而不限在特定的低电压准位。为了便于说明，在以下描述中将核心电能cp具有第一低电压准位v_l1的时间区段称为省电时间区段。在一实施例中，控制电路111在省电时间区段中以休眠模式动作，且当核心电能cp具有第一高电压准位v_h1时(即，不在省电时间区段中)，控制电路111在启动模式中动作。这里提到的休眠模式可以代表控制电路111被关闭或者仅其某些功能可用。
46.另外，在省电时间区段中，当触碰侦测信号td代表触碰事件发生时，逻辑电路107产生具有高逻辑位准h_1的启动信号as以触发电能提供电路109来提供具第一高电压准位v_h1的核心电能cp，使得控制电路111可以从休眠模式切换到启动模式。在图2的实施例中，
如果触碰侦测信号td具有高逻辑位准h_2，则代表发生触碰事件，且如果触碰事件具有低逻辑位准l_2，代表未发生触碰事件。发生触碰事件可代表例如手指之类的物体触碰了耦接到触碰侦测电路103的触摸屏。
47.在一实施例中，如图3的实施例所示，持续电能aop在省电时间区段具有第二低电压准位v_l2，而不是保持在第二高电压准位v_h2。类似地，第二低电压准位v_l2可以表示电能提供电路109不输出持续电能aop(即，持续电能aop为0)，而不限在特定的低电压准位。在这种情况下，持续电能aop可以被认为是辅助电压。这辅助电压在省电时间区段中具有第二低电压准位v_l2，且如果不在省电时间区段中则具有第二高电压准位v_h2。遵循相同的规则，图2的实施例中的持续电能aop可以被认为是不论是否处在省电时间区段中都具有第二高电压准位v_h2的辅助电压，。
48.换句话说，在图3的实施例中，当控制电路111设定逻辑电路107使得逻辑电路107可以控制电源提供电路109以根据触碰侦测信号td提供核心电能cp时(即，逻辑电路107的设定完成)，持续电能aop从第二高电压准位v_h2转换为第二低电压准位v_l2。另外，在图3的实施例中，当触碰侦测信号td代表触碰事件发生时，持续电能aop从第二低电压准位v_l2转换为第二高电压准位v_h2，且核心电能cp从第一低电压准位v_l1转换为第一高电压准位v_h1。换句话说，当控制电路111从休眠模式切换到启动模式时，持续电能aop可以被认为是从第二低电压准位v_l2切换到第二高电压准位v_h2。
49.在图3和图4的实施例中，控制电路111可以在省电时间区段以休眠模式动作。如上所述，控制电路111在启动时可能具有较大的漏电流。因此，由于控制电路111可以在休眠模式下运作直到发生触碰事件，因此可以减少控制电路111的总电能消耗。
50.在一实施例中，如图1所示，逻辑电路107还可以产生参考信号rs来触发触碰侦测电路103。图4是逻辑电路的动作的时序图。如图1和图4所示，逻辑电路107从时脉产生电路105接收时脉信号clk，并根据时脉信号clk产生参考信号rs。具体来说，逻辑电路107对时脉信号clk进行计数，这计数值代表时脉信号clk的特定逻辑值出现的次数，且每当计数值达到预定值时就产生具有高逻辑值的参考信号rs，然后重置计数值。当计数值低于预定值时，逻辑电路107产生具有低逻辑值的参考信号rs。
51.图5绘示了根据本发明一实施例的、图1所示的逻辑电路的详细结构的示意图。图6为绘示了根据本发明一实施例的、图5所示的参考信号rs以及触碰侦测信号clk_t的时序图。在参考图6的同时还请参考图5，以更清楚地理解本发明的概念。
52.如图5所示，逻辑电路107包括触碰侦测计数器501，比较电路503，参考信号产生器505和滤波器507。如前所述，在设定时间区段内，控制电路111可以设定逻辑电路107。这设定可代表设定比较电路503，参考信号产生器505和滤波器507中的至少一个的参数。而且，在图5的实施例中，图1中的触碰侦测信号td是触碰侦测时脉信号clk_t。而且，与没有发生触碰事件相对应的触碰侦测时脉信号clk_t的频率和与发生触碰事件相对应的触碰侦测时脉信号clk_t的频率是不同的。在一实施例中，如图6所示，如果未发生触碰事件，则触碰侦测时脉信号clk_t具有较高的频率，而如果发生触碰事件，则具有较低的频率。
53.触碰侦测计数器501用以在参考信号rs具有高逻辑位准h_1的每一区间中对触碰侦测时脉信号clk_t进行计数，如图6所示。因此，如果未发生触碰事件，则由触碰侦测计数器501输出的计数值会大于触碰临界值，但是如果发生触碰事件，则由触碰侦测计数器501
输出的计数值小于触碰临界值。比较电路503将计数值与触碰临界值进行比较，如果未发生触碰事件，则产生低逻辑值的启动信号as，如果发生触碰事件，则产生逻辑值高的启动信号as。还请了解，触碰侦测信号td不限在具有与触碰事件相对应的不同频率的信号。因此，触碰临界值可以对应于触碰侦测信号td而具有不同的值。
54.在一实施例中，控制电路111可以根据环境参数动态的调整触碰临界值。环境参数可以是例如温度，湿度或压力。在这情况下，可以进一步提供耦接到控制电路111的环境检测器，以得到环境参数并将其发送到控制电路111。
55.根据前述实施例，可以得到如图7所示的触碰侦测方法，这方法可以通过但不限在图1所示的控制芯片来执行。还请留意，本发明公开的触碰侦测方法的顺序不限在图7中的步骤的顺序。图7中的触碰侦测方法包括：
56.步骤701，提供持续电能aop到触碰侦测电路103、时脉产生电路105以及逻辑电路107；
57.步骤703，通过时脉产生电路105产生时脉信号clk至逻辑电路107；
58.步骤705，通过触碰侦测电路103侦测触碰事件来产生触碰侦测信号；
59.步骤707，通过逻辑电路107根据触碰侦测信号td控制电能提供电路109提供核心电能到控制电路111；及
60.步骤709，通过控制电路111设定逻辑电路107使得逻辑电路107可控制触碰侦测电路103。
61.上述实施例可以应用在具有小尺寸的电子装置，例如可穿戴装置。在这种情况下，本发明的较小的电路面积和低电能消耗的优点更加明显。
62.根据前述实施例，由于触碰侦测电路被整合到控制芯片中，因此可以减少电路面积，且由于核心电能且/或持续电能可在发生触碰事件之前降低电压准位，因此可以减少电能损耗。
63.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。