触摸控制器架构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明整体设及触摸控制器，并且更具体地设及可根据扫描计划来进行配置的触 摸控制器架构。
【背景技术】
[0002] 许多类型的输入设备当前可用于在计算系统中执行操作，诸如按钮或按键、鼠标、 轨迹球、操纵杆、触摸面板、触摸屏等等。触敏设备尤其是触摸屏因其在操作方面的简便性 和灵活性W及其可承受的价格而相当受欢迎。触敏设备可包括触摸面板和显示设备诸如液 晶显示器化CD)，该触摸面板可W是具有触敏表面的透明面板，该显示设备可部分地或完全 地定位在面板的后面，使得触敏表面可覆盖显示设备的可视区域的至少一部分。触敏设备 可允许用户通过使用手指、触笔或其他物体在由显示设备所显示的用户界面化I)常常指示 的位置处触摸或悬停于触摸面板上来执行各种功能。一般来讲，触敏设备可识别触摸事件 或悬停事件和该事件在触摸面板上的位置，并且计算系统然后可根据事件发生时出现的显 示内容来解释事件，并且然后可基于事件来执行一个或多个动作。
[0003] 正在开发触敏设备W识别越来越多类型的触摸事件和悬停事件。需要开发出设备 电路来W及时准确的方式执行越来越多的事件。
【发明内容】
[0004] 本发明设及一种触摸控制器，该触摸控制器能够根据扫描计划来配置触摸电路， 该扫描计划可定义在触摸面板上要执行的扫描事件序列。触摸控制器可包括用于生成激励 信号W驱动面板的可配置传输部分、用于接收并处理来自面板的触摸信号的可配置接收部 分，W及用于存储触摸信号的可配置存储器。触摸控制器还可包括用于根据扫描计划来配 置传输部分、接收部分和存储器的可编程扫描引擎。触摸控制器可有利地提供更稳健灵活 的触摸电路W处理面板处的各种类型的触摸事件。本发明还设及主动式触笔，该主动式触 笔可在面板处生成可在扫描事件期间由触摸控制器检测到的激励信号。
【附图说明】
[0005] 图1示出了根据本公开的实例的用于实现能够检测由对象诸如手指或触笔造成的 触摸事件和悬停事件的示例性触摸控制器的示例性计算系统。
[0006] 图2示出了根据本公开的实例的示例性触笔W及触笔和计算系统之间的示例性通 信。
[0007] 图3示出了根据本公开的实例的可控制触摸传感器面板上的各种扫描操作的示例 性触摸控制器。
[000引图4A示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行互电容行 到列扫描的示例性触摸传感器面板。
[0009]图4B示出了根据本公开的实例的能够与图3的触摸控制器工作W执行互电容列到 行扫描的示例性触摸传感器面板。
[0010] 图5A和5B示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行互电 容行到行扫描的示例性触摸传感器面板。
[0011] 图6A和6B示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行互电 容列到列扫描的示例性触摸传感器面板。
[0012] 图7A和7B示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行自电 容行扫描和自电容列扫描的示例性触摸传感器面板。
[0013] 图8示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行触笔扫描的 示例性触摸传感器面板。
[0014] 图9示出了根据本公开的实例的能够与示例性触摸控制器工作W执行触笔光谱分 析扫描或触摸光谱分析扫描的示例性触摸传感器面板。
[001引图10示出了根据本公开的实例的示例性触摸控制器的示例性传输部分，其中传输 部分可生成激励信号VstimW驱动触摸面板的行迹线或列迹线。
[0016] 图11示出了根据本公开的实例的示例性触摸控制器的示例性接收部分，其中接收 部分可接收并处理来自触摸传感器面板的触摸信号。
[0017] 图12示出了根据本公开的实例的触摸控制器的示例性扫描架构，其中各种扫描事 件可在触摸控制器的指导下在触摸传感器面板处执行。
[0018] 图13示出了根据本公开的实例的示例性触摸信号和触摸信号解调窗口之间的对 应关系。
[0019] 图14示出了根据本公开的实例的图12中执行的示例性扫描计划。
[0020] 图15示出了根据本公开的实例的用于配置传输部分、接收部分的部件和扫描引擎 处的RAM的示例性方法。
[0021] 图16示出了根据本公开的实例的用于处理触笔光谱扫描事件的示例性方法。
[0022] 图17示出了根据本公开的实例的可对应于图12中的扫描事件的示例性RAM配置。
[0023] 图18示出了根据本公开的实例的触摸控制器的用于配置主从电路的示例性扫描 架构，该主从电路可包括用于主触摸电路的触摸电路和用于从触摸电路的触摸电路。
[0024] 图19示出了根据本公开的实例的在图18中执行的示例性扫描计划。
[0025] 图20示出了根据本公开的实例的可对应于图18中的扫描事件的示例性RAM配置。
[0026] 图21A-21D示出了其中可实现根据本公开的实例的触摸控制器的示例性系统。
[0027] 图22A和22B示出了根据本公开的实例的传输信道/接收信道和行迹线/列迹线之 间的示例性禪接。
【具体实施方式】
[0028] 在W下对本公开和实例的描述中将引用附图，在附图中W举例的方式示出了可实 施的具体实例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可实施其它实例并且可进行结 构性改变。
[0029] 本发明设及可根据扫描计划来配置触摸电路的触摸控制器，该扫描计划可定义在 触摸面板上要执行的扫描事件序列。触摸控制器可包括用于生成激励信号W驱动面板的可 配置传输部分、用于接收并处理来自面板的触摸信号的可配置接收部分，W及用于存储触 摸信号的可配置存储器。触摸控制器还可包括用于根据扫描计划来配置传输部分、接收部 分和存储器的可编程扫描引擎。触摸控制器可有利地提供更稳健且更灵活的触摸电路W处 理面板处的各种类型的触摸事件。本发明还设及主动式触笔，其能够在面板处生成可在各 种扫描事件期间由触摸控制器检测到的激励信号。
[0030] 图1示出了根据本公开的实例的用于实现可检测由对象诸如手指104或来自触笔 106的信号造成的触摸事件和悬停事件的触摸控制器102的示例性计算系统100。计算系统 100可包括用于检测触敏设备处的触摸事件或悬停事件的触摸传感器面板114,触敏设备诸 如移动电话、平板电脑、触摸板、便携式计算机或台式计算机、便携式媒体播放器、可穿戴设 备等。触摸传感器面板114可包括可由通过绝缘材料分隔开的两层电极结构形成的一系列 触摸节点144,但在其他实例中，电极可在同一层上形成。例如，可在通过绝缘材料分隔开的 行电极和列电极之间的交叉点处形成触摸节点144。行电极可形成驱动线142并且列电极可 形成感测线140,但应当理解，行/驱动线和列/感测线关联可仅为示例性的。感测线140可W 多种方式与驱动线142相交。例如，感测线140可垂直于驱动线142,并且可形成具有X坐标和 y坐标的触摸节点144。然而，也可使用其他坐标系，并且可不同地定义触摸节点144的坐标。 虽然图1示出四条驱动线142和五条感测线140,但应当理解，触摸传感器面板114可包括任 意数量的驱动线142和任意数量的感测线140，W形成触摸节点144的所需数量和图案。
[0031] 另外，应当理解，虽然上述传感器包括行迹线和列迹线的图案，但在其他实例中， 传感器可由电极的任何合适的一维图案、二维图案或Ξ维图案形成。例如，在一些一维布置 中，所有电极可为行电极或所有电极可为列电极。一维布置可用于自电容扫描、行到行互电 容扫描和列到列互电容扫描、触笔扫描和光谱分析扫描。二维布置例如可包括形成上述触 摸节点或像素化电极（即，导电材料的矩阵）的一系列行电极和列电极。Ξ维布置例如可包 括二维布置(例如，X-Y平面、X-Z平面和Y-Z平面中的传感器)的组合。
[0032] 当W交流(AC)信号来激励给定驱动线时，驱动线142和本地系统接地之间的电容 W及感测线140和本地系统接地之间的电容可表现为寄生电容Cstray，并且触摸节点144处 的电容可表现为互电容Csig。在互电容扫描期间，例如，手指104或其他对象存在于触摸传 感器面板114附近或存在于其上可通过测量所触摸的节点处出现的信号的变化（其可为 Csig的函数)来进行检测。下文中更为详细地描述各种触摸检测扫描和触笔检测扫描。
[0033] 计算系统100可包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器可根据本公开的实 例来执行用于实现触摸控制器102的至少一部分的软件或固件。触摸控制器102还可包括外 围设备(未示出），诸如随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储装置、监视计时器 等等。另外，触摸控制器102可包括驱动控制器146和感测电路150。在一个实例中，驱动控制 器146可禪接至每条驱动线142,并且驱动控制器146可向驱动线142提供激励信号(例如，电 压）。感测电路150可禪接至每条感测线140,并且感测电路150可检测触摸节点144处的电容 的变化。在互电容扫描期间，例如可将激励信号施加于一条或多条驱动线142,并且由于一 条或多条驱动线142和感测线140之间的电容禪合，电荷可在每个触摸节点144处禪接到感 测线140上。感测电路150继而检测每个触摸节点144处的电容的变化。在一些实例中，驱动 线142能够可切换地被配置为作为感测线140来工作，从而感测电路150和复用器154可禪接 至类似于图1所示的感测线140的驱动线142。
[0034] 感测电路150可包括可向触摸处理器148传送感测数据的一个或多个感测信道。在 一个实例中，感测电路150可将模拟电容信号转换为数字数据，然后将该数字数据传输至触 摸处理器148。在其他实例中，感测电路150可将模拟电容信号传输至触摸处理器148,该触 摸处理器继而可将数据转换为数字形式。另外，应当指出，感测电路150可包括用于每个感 测线142的各个信道或用于所有感测线140的单个感测信道。感测电路150可报告触摸节点 144的位置，W及在触摸节点144处的电容的强度(或其变化）。
[0035] 在一些实例中，触摸控制器100可包括一个或多个复用器。例如，在各种触摸感测 扫描期间，感测电路150还可包括被配置为执行感测线140的时分复用的复用器。例如，感测 电路150可几乎在同一时间沿感测线140接收来自每个触摸节点144的信号。可将输入信号 存储在感测电路150中，并且复用器继而可用于将信号每次一个或成组地顺序释放至触摸 处理器148。
[0036] 在一些实例中，触摸处理器148、驱动控制器146和感测电路150可集成到单个专用 集成电路(ASIC)中。在一些实例中，触摸控制器102可使用主从配置来实现，运在下文中更 详细描述。主从配置可包括从驱动控制器166和从感测电路160。
[0037] 除了可在触摸感测扫描期间用于处理触摸信号的复用器之外，计算系统还可包括 驱动复用器152和/或感测复用器154。运两个输入设备复用器152,154可根据所执行的扫描 操作与相应的驱动线142和感测线140禪接W切换功能，运将在下文中更详细地进行讨论。 例如，驱动线142可禪接至感测电路W检测禪接到驱动线142上的信号。运样，驱动线142可 被配置为充当感测线140。
[0038] 触摸控制器102还可包括光谱分析仪156W用于找到具有最小噪声的频率。不同光 谱扫描可用于如下文所详述的触摸感测频率和触笔扫描频率。
[0039] 计算系统100还可包括主机处理器128。主机处理器128可接收来自触摸处理器148 的输出并基于所接收的输出来执行动作，该动作可包括但不限于移动一个或多个物体诸如 光标或指针、滚动或平移、调节控制设置、打开文件或文档、查看菜单、作出选择、执行指令、 操作禪接到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、拨打电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量 设置或音频设置、存储与电话通信相关的信息(诸如地址、频繁拨打的号码、已接来电、未接 来电）、登录到计算机或计算机网络上、允许经授权的个体访问计算机或计算机网络的受限 区域、加载与计算机桌面的用户优选布置相关联的用户简档、允许访问web内容、启动特定 程序、对消息加密或解密等等。主机处理器128可根据本公开的实例来执行用于实现触摸控 制器的软件或固件。主机处理器128还可执行可能与触摸传感器面板处理无关的附加功能， 并且可禪接到程序存储装置132和显示设备130诸如用于向设备的用户提供UI的LCD显示 器。在部分或完全位于触摸传感器面板下方时，显示设备130连同触摸传感器面板114可形 成触摸屏。计算系统100可处理来自触摸传感器面板114的输出，W基于所检测的触摸事件 或悬停事件和触摸屏上所显示的图形用户界面来执行动作。
[0040] 计算系统100还可包括用于实现无线通信标准诸如WiFi"、bluetooth?等的无线 通信忍片170。无线通信忍片170可用于经由无线通信信道108将信息从触摸处理器148或主 机处理器128传送至触笔106或将信息从触笔106传送至触摸处理器148或主机处理器128。 在其他实例中，可将无线通信功能结合到计算系统100的其他部件中，而非专用忍片中。
[0041] 需注意，如上所述的功能中的一种或多种功能可由存储在存储器中并由触摸处理 器148执行的、或存储在程序存储装置132中并由主机处理器128执行的固件来执行。该固件 也可存储和/或输送于任何非暂态计算机可读存储介质内，w供指令执行系统、装置或设备 诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统或从指令执行系统、装置或设备获取指令并执 行指令的其他系统使用或与其结合。在本文的上下文中，"非暂态计算机可读存储介质"可 W是可包括或存储程序W供指令执行系统、装置和设备使用或与其结合的任何介质（不包 括信号）。非暂态计算机可读介质存储装置可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或 半导体系统、装置或设备，便携式计算机磁盘(磁性）、随机存取存储器(RAM)(磁性）、只读存 储器(ROM)(磁性）、可擦除可编程只读存储器巧PROM)(磁性）、便携式光盘诸如〔0八0-1?^0-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW，或闪存存储器诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、记 忆棒等。
[0042] 该固件也可传播于任何传输介质内W供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算 机的系统、包含处理器的系统或可从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其 他系统使用或与其结合。在本文的上下文中，"传输介质"可W是能够传输、传播或传输程序 W供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合的任何介质。传输可读介质可包括但不限 于电子、磁性、光学、电磁或红外有线或无线传播介质。
[0043] 应当理解，根据各种实例，系统不限于图1的部件和配置，而可包括多种配置中的 其他部件或附加部件。另外，计算系统100的部件可被包括在单个设备中或可分布于多个设 备之间。
[0044] 如上所述(并且下文详述），计算系统100可执行各种触笔扫描并与触笔进行通信。 图2示出了根据本公开的实例的示例性触笔W及触笔和示例性计算系统之间的示例性通 信。触笔200可包括一个或多个电极202,该一个或多个电极例如可位于触笔末端处。触笔 200可W是主动式触笔并且包括控制电路204, W在一个或多个电极202处生成一个或多个 激励信号来激励计算系统100的触摸传感器面板220。例如，触笔可具有位于触笔末端中的 两个电极202和在频率fi和f2下在两个电极处生成激励信号的控制电路204。如下文所详述 的，触摸传感器面板220可接收从触笔200禪接至触摸传感器面板220的行迹线和列迹线的 激励信号，并且所接收的信号可由触摸控制器230来处理。所接收的触摸信号可用于确定触 笔200在触摸传感器面板220上的位置。触笔200的位置可从触摸控制器230传送至主机处理 器240。
[0045] 在一些实例中，控制电路204可包括一个或多个处理器。在一些实例中，本文所述 的触笔功能中的一种或多种触笔功能可由存储在存储器或程序存储装置中的固件来执行 并由控制电路204来执行。
[0046] 触笔200还可包括用于检测触笔200的末端处的力的大小的力传感器208。当触笔 末端接触触摸传感器面板220时，力传感器208可测量触笔末端处的力。力信息可存储在触 笔中和/或无线地传输至计算系统100。力信息可传送至计算系统100中的主机处理器240。 力信息和对应的位置信息可由主机处理器240共同进行处理。
[0047] 触笔200还可包括无线通信忍片206,但在一些实例中，可将无线通信功能结合到 触笔200内的其他模块中。无线通信忍片206可将上述力传感器信息从触笔200传输至计算 系统100的无线通信忍片250(但如上所述，可将无线通信功能结合到计算系统100的其他部 件中）。无线通信忍片206还可接收其他信息，包括但不限于关于触笔激励频率的信息、扫描 计划信息和时钟同步信息。在一些实例中，信息诸如关于触笔激励频率和扫描事件计划的 信息可经由主机处理器240从触摸控制器230传输至无线通信忍片250。在其他实例中，可将 信息诸如时钟同步信息从触摸控制器230直接传送至无线通信忍片250。
[004引在一些实例中，触笔200可与计算系统100异步地工作。在异步实例中，触笔可连续 生成激励信号或W不同时间间隔生成激励信号。在其他实例中，无线通信忍片206和250可 用于使触笔200和计算系统100同步。例如，触笔200可接收来自计算系统100的时钟同步信 息和扫描事件计划，使其将仅在计算系统期望来自触笔的激励信号时生成此类激励信号。 另外，在一些实例中，计算系统100和触笔200可使它们的通信同步到规则时间间隔，使得计 算系统100和触笔200两者可节省功率。
[0049] 图3示出了根据本公开的实例的可控制触摸传感器面板上的各种扫描操作的示例 性触摸控制器。在图3的实例中，触摸控制器300可包括可选择性地施加于触摸传感器面板 114的触摸节点144W驱动触摸节点来检测例如触摸事件或悬停事件的用于在各种频率、相 位(例如，极性)和量值下生成激励信号Vstim的传输部分320。触摸控制器300还可包括用于 接收并处理来自触摸传感器面板114的触摸信号（例如，互电容Csig)的接收部分330,该触 摸信号指示检测到的触摸事件或悬停事件。触摸控制器300还可包括用于存储触摸数据344 (该触摸数据可包括