低功耗触摸感应唤醒系统及方法与流程

本发明属于触控唤醒技术领域，特别是涉及一种低功耗触摸感应唤醒系统及方法。

背景技术：

如今，为了响应国家提出的节能减排政策，越来越多的家用电器、移动客户端等负载都是在未被使用时则处于待机/休眠状态，并且在用户需要使用负载时才重新设置为开机/唤醒状态，这样可以有效地节省电能，然而，一旦负载重新开机/唤醒时，其通常都是采用人为控制按键以发出驱动信号，存在着功耗损耗大的问题。

因此，现有的设备唤醒技术存在着因负载重新唤醒时，通常都是采用人为控制按键以发出驱动信号，存在着功耗损耗大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低功耗触摸感应唤醒系统及方法，旨在解决现有的设备唤醒技术存在着因负载重新唤醒时，通常都是采用人为控制按键以发出驱动信号，存在着功耗损耗大的问题。

本发明一方面提供了一种低功耗触摸感应唤醒系统，所述低功耗触摸感应唤醒系统包括：

用于提供基准时钟信号的振荡模块；

用于检测到触摸感应信号时输出电平信号的触摸感应模块；

与所述振荡模块的输出端以及所述触摸感应模块的输出端相连接，用于检测所述电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载的主控模块。

本发明另一方面提供了一种低功耗触摸感应唤醒方法，所述低功耗触摸感应唤醒方法包括以下步骤：

a.提供一基准时钟信号；

b.当检测到触摸感应信号时，则产生一电平信号；

c.检测所述电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载。

综上所述，本发明提供了一种低功耗触摸感应唤醒系统及方法，通过振荡模块提供基准时钟信号以及触摸感应模块检测到触摸感应信号时输出电平信号，以便主控模块检测到电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载。由此实现了触摸感应唤醒负载的效果，该方式简单便捷，大大降低了功耗，因此解决了现有的设备唤醒技术存在着因负载重新唤醒时，通常都是采用人为控制按键以发出驱动信号，存在着功耗损耗大的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统的模块结构示意图。

图2为本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统的示例电路图。

图3为本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统在被触摸前后的各节点的信号波形示意图。

图4为本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种低功耗触摸感应唤醒系统及方法，包括触摸感应模块、振荡模块以及主控模块，通过振荡模块对主控模块提供基准时钟信号，以及触摸感应模块检测到触摸感应信号时输出电平信号给主控模块，以便主控模块检测到电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述一种低功耗触摸感应唤醒系统10，包括触摸感应模块101、振荡模块103以及主控模块102。

触摸感应模块101的输出端接主控模块102的输入端，振荡模块103的输出端接主控模块102的接收端，主控模块102的输出端接负载201。

振荡模块103用于提供基准时钟信号；触摸感应模块101用于检测到触摸感应信号时输出电平信号；主控模块102用于检测电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载201。

作为本发明一实施例，触摸感应模块101检测到触摸感应信号时(即是感应器被触摸感应时)，则校准输出的电平信号以传输给主控模块102，一旦电平信号的频率达到预设值时，主控模块102则唤醒负载201。

图2示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，上述触摸感应模块101包括第一电流源ibp、第二电流源ibn、第一开关sw1、第二开关sw2、寄生电容cp、感应电容cf、施密特触发器hsy、信号跟随器buf、第一反相器inv1以及第二反相器inv2；

第一电流源ibp的输出端接第一开关sw1的第一端，第二电流源ibn的输出端接第二开关sw2的第一端；第一开关sw1的第二端、第二开关sw2的第二端、寄生电容cp的第一端、感应电容cf的第一端以及施密特触发器hsy的输入端共接；寄生电容cp的第二端与感应电容cf的第二端接地，施密特触发器hsy的输出端接信号跟随器buf的输入端，信号跟随器buf的输出端接第一反相器inv1的输入端，第一反相器inv1的输出端接第二反相器inv2的输入端，第二反相器inv2的输出端为触摸感应模块101的输出端。在本实施中，上述施密特触发器hsy可由555定时器构成，当然，施密特触发器的型号不作限定，只要能达到与本实施例施密特触发器hsy所述的功能作用亦可。第一开关sw1的pwm控制信号与第二开关sw2的pwm控制信号时序相反，第一开关sw1和第二开关sw2具体为机械开关，当然，也可以为场效应管或者三极管等具备开关功能的器件。

其中，第一电流源ibp和第二电流源ibn输出的电源信号通过第一开关sw1的与第二开关sw2控制形成三角波信号输出到施密特触发器hsy，当然，也可以是矩形波信号或者正弦波信号。第一电流源ibp、第二电流源ibn、寄生电容cp、感应电容cf、施密特触发器hsyi、第一反相器inv1、第二反相器inv2、信号跟随器buf与反馈控制信号sp和sn组成一个振荡反馈回路，形成振荡。而信号跟随器buf、第一反相器inv1以及第二反相器inv2的引入延时在反馈回路中可以忽略，主要延时由施密特触发器hsy迟滞范围、寄生电容cp以及感应电容cf的大小、第一电流源ibp以及第二电流源ibn的电流决定。

作为本发明一实施例，上述振荡模块103包括osc环形振荡器(图2采用osc表示)，osc环形振荡器的输出端为振荡模块103的输出端。osc环形振荡器可由奇数个反相器组成，在本实施例中，采用三个反相器组成上述osc环形振荡器，包括第三反相器inv3、第四反相器inv4以及第五反相器inv5，第三反相器inv3的输入端与第五反相器inv5的输出端共接并作为osc环形振荡器的输出端，第三反相器inv3的输出端接第四反相器inv4的输入端，第四反相器inv4的输出端接第五反相器inv5的输入端。

作为本发明一实施例，上述主控模块102包括检测数据计数器1021、基准计数器1023、移位寄存器组1022以及触摸判断器1024；

检测数据计数器1021的输入端为主控模块102的输入端，检测数据计数器1021的输出端接移位寄存器组1022的输入端，移位寄存器组1022的输出端接触摸判断器1024的输入端，触摸判断器1024的输出端为主控模块102的输出端，基准计数器1023的接收端为主控模块102的接收端，基准计数器1023分别与检测数据计数器1021、移位寄存器组1022以及触摸判断器1024相连接。

作为本发明一实施例，上述移位寄存器组1022包括五个数据存储器(图2采用rreg1～rreg5表示)，每个数据存储器具有16个寄存器，16个寄存器分别与所述检测数据计数器输出数据的16个字节一一相对应。

作为本发明一实施例，上述基准计数器1023为10bits位长计数器，由触摸判断器1024发出s0指令开始工作，以1024个基准时钟周期为一次计数周期，计满清0重新计数，并向检测数据计数器1021、移位寄存器组1022、触摸判断器1024发送信号：

a：clear发送给检测数据计数器1021，通知计数时间已满，将计数数据转移到输出寄存器，并将检测数据计数器1021计数值清0。

b：r发送给移位寄存器组1022，通知寄存器组读取检测数据计数器1021输出新数据，放入第一寄存器rreg1，并将之前各寄存器组中数据依次后移，覆盖原来数据。

c：st发送给触摸判断器1024，通知触摸判断器1024按照配置方式读取寄存器组中对应数据，并按照设定灵敏度值判断是否触发。

上述检测数据计数器1021的位长为16bits，与基准计数器1023同步计数，在基准计数器1023的计数周期内，统计出感应转换输出数值，并在clear信号指示下，先将计数值放入输出缓冲寄存器，然后将检测数据计数器清0。

上述移位寄存器组1022共有rreg1～rreg5共5个数据储存器组成，每个数据储存器内部有16个寄存器，对应检测数据计数器输出的16bits数据。寄存器组的数据输入输出分别受信号r、rsel<1:0>控制，r控制读取新接收数据和数据为位移；rsel<1:0>控制输出数据，选择将rreg2～rreg5中数据放入输出总线data1<15:0>；而data0<15:0>默认输出最新计数值，输出rreg1中新数据。

上述触摸判断器1024按照配置模式完成触摸检测判断，并作出相应的控制。en为触摸判断器使能信号；asel<1:0>为寄存器组输出数据选择信号，选择将rreg2～rreg5中数据输入触摸判断器；bsel<1:0>触摸灵敏度选择信号，分别由00、01、10、11对应从低到高的4个等级；st为比较通知信号；s0基准计数器启动信号。data1<15:0>和data0<15:0>为用于判断的两组对比数据输入线；clk系统时钟；awake触摸唤醒通知信号，唤醒后输出1；pd输出控制信号，可以用于其它模块的掉电控制等。

图3示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒系统在被触摸前后的各节点的信号波形，以下结合上述图2和图3，对上述一种低功耗触摸感应唤醒系统的工作原理进行说明：

触摸感应模块由于检测到触摸感应信号(及感应器被触摸感应)后增大了电流源以及感应电容，导致其输出的波形信号的频率变低；对应基准统计周期内统计数值减少；在外接环境不变前提下(温度、电压不变)，触摸前后osc频率保持不变；以及实时处理对比检测获取的统计值，通过对比选定相对时间段的一组数据，通过判断选定数据的变化比例关系是否达到设定值，以触发唤醒系统。该低功耗触摸感应唤醒系统可自适应环境(温度、湿度、电压等)，其结构简单灵活、功耗低。

图4示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应唤醒方法的步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种低功耗触摸感应唤醒方法，包括以下步骤：

s101.提供一基准时钟信号；

s102.当检测到触摸感应信号时，则产生一电平信号；

s103.检测电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载。

作为本发明另一实施例，上述步骤s101中具体是利用osc环形振荡器提供基准时钟信号。

作为本发明另一实施例，上述步骤s102中具体是利用第一电流源ibp、第二电流源ibn、第一开关sw1、第二开关sw2、寄生电容cp、感应电容cf、施密特触发器hsy、信号跟随器buf、第一反相器inv1以及第二反相器inv2检测到触摸感应信号时产生电平信号；

其中，第一电流源ibp的输出端接第一开关sw1的第一端，第二电流源ibn的输出端接第二开关sw2的第一端；第一开关sw1的第二端、第二开关sw2的第二端、寄生电容cp的第一端、感应电容cf的第一端以及施密特触发器hsy的输入端共接；寄生电容cp的第二端与感应电容cf的第二端接地，施密特触发器hsy的输出端接信号跟随器buf的输入端，信号跟随器buf的输出端接第一反相器inv1的输入端，第一反相器inv1的输出端接第二反相器inv2的输入端，第二反相器inv2的输出端用以输出所述电平信号。

作为本发明另一实施例，上述步骤s103中具体是利用检测数据计数器、基准计数器、移位寄存器组以及触摸判断器检测所述电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载；

其中，检测数据计数器的输入端用以检测电平信号的频率，检测数据计数器的输出端接移位寄存器组的输入端，移位寄存器组的输出端接触摸判断器的输入端，触摸判断器的输出端用于触发唤醒负载，基准计数器的接收端用以接收基准时钟信号，基准计数器分别与检测数据计数器、移位寄存器组以及触摸判断器相连接。

作为本发明另一实施例，上述移位寄存器组包括多个数据存储器，每个数据存储器具有多个寄存器，寄存器的数量与检测数据计数器输出数据的字节数目相一致。

综上所述，本发明实施例提供了一种低功耗触摸感应唤醒系统及方法，通过振荡模块提供基准时钟信号以及触摸感应模块检测到触摸感应信号时输出电平信号，以便主控模块检测到电平信号在预设时间内的频率达到预设值时，则触发唤醒负载。由此实现了触摸感应唤醒负载的效果，该方式简单便捷，大大降低了功耗，因此解决了现有的设备唤醒技术存在着因负载重新唤醒时，通常都是采用人为控制按键以发出驱动信号，存在着功耗损耗大的问题。本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。