用于多相扫描的硬件去卷积块的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年4月22日提交的美国临时申请No.61/814,508的权益，其整个 内容通过引用并入在本文中。
技术领域
[0003] 本公开一般地设及感测系统，并且更具体地设及电容感测系统，其可配置成确定 在电容式感测系统上的触摸的触摸位置。
【背景技术】
[0004] 电容感测系统能够感测在电极上生成的反映电容变化的电信号。运样的电容变化 能够指示触摸事件（即，物体接近于特定电极）。电容式感测元件可W被用来代替机械按钮、 旋钮W及其它类似的机械用户接口控件。电容式感测元件的使用允许消除复杂的机械开关 和按钮，从而在恶劣条件下提供可靠的操作。此外，电容式感测元件被广泛地用在现代客户 应用中，从而在现有产品中提供新的用户接口选项。电容式感测元件范围从单个按钮到用 于触摸感测表面按照电容式感测阵列的形式布置的大量。
[0005] 利用电容式感测阵列的透明触摸屏在现今的工业和消费者市场中是普遍的。能够 在蜂窝电话、GPS装置、机顶盒、相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板等上找到它们。电容 式感测阵列通过测量电容式感测元件的电容并且寻找指示导电物体的触摸或存在的电容 增量而工作。当导电物体(例如，手指、手或其它物体）与电容式感测元件接触或极为接近 时，电容改变并且检测到导电物体。电容式触摸感测元件的电容变化能够通过电路来测量。 电路将所测量到的电容式感测元件的电容转换成数字值。
[0006] 存在两种典型类型的电容：1)互电容，其中电容感测电路能够访问电容器的两个 电极;2)自电容，其中电容感测电路仅能够访问电容器的一个电极，其中第二电极束缚于DC 电压电平或者寄生地禪合到地。触摸面板有两种类型（1)和(2)的电容的分布负荷，并且赛 普拉斯公司(切press)的触摸解决方案利用其各种感测模式唯一地或按照混合形式感测两 种电容。
【附图说明】
[0007] 通过示例而非限制的方式在附图的图中图示本发明。
[0008] 图1是图示具有包括去卷积电路块的处理装置的电子系统的一个实施例的框图。
[0009] 图2图示根据一个实施例的减小中央处理单元(CPU)上的负荷的去卷积电路块。
[0010] 图3图示根据一个实施方式的固件中的传统去卷积流程。
[0011] 图4图示根据一个实施例的具有去卷积电路块的去卷积流程。
[0012] 图5图示根据一个实施例的包括去卷积电路块的触摸屏控制器(TSC)的触摸屏子 系统(TSS)。
[0013] 图6图示根据一个实施例的TSS通道引擎和去卷积电路块。
[0014] 图7图示根据一个实施例的具有多个ΤΧ模式的两个多相组的表。
[0015] 图8图示根据一个实施例的根据ΤΧ激励矩阵的多相ΤΧ扫描。
[0016] 图9图示根据一个实施例的针对多相ΤΧ扫描将不存在的ΤΧ线映射到电容图。
[0017] 图10是根据一个实施例的在去卷积电路块中使用的去卷积状态机和可编程变量 的流程图。
[0018] 图11是由根据一个实施例的去卷积电路块所执行的去卷积操作的流程图。
[0019] 图12是根据一个实施例的对卷积电容图进行去卷积的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 在W下描述中，出于说明的目的，阐述了许多特定细节W便提供对本发明的透彻 理解。然而，对于本领域的技术人员而言将明显的是，可W在没有运些特定细节的情况下实 践本发明。在其它实例中，众所周知的电路、结构W及技术未详细地而是用框图示出，W便 避免不必要地使本说明书的理解混淆。
[0021] 在说明书中对"一个实施例"或"实施例"的参考意味着结合该实施例描述的特定 特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。位于本说明中的各种位置处的短 语"在一个实施例中"未必指代同一实施例。
[0022] 描述了用于触摸阵列的多相扫描的硬件去卷积的设备和方法。一个设备包括被配 置成存储包括卷积电容数据的电容图的存储器装置。卷积数据是利用多个ΤΧ模式对感测阵 列的多相发送(ΤΧ)扫描的结果。该设备还包括禪合到存储器装置的去卷积电路块。该去卷 积电路块被配置成利用多个ΤΧ模式的逆对卷积电容数据进行去卷积W获得去卷积电容图 的电容数据。在数学和函数分析中，卷积是对产生通常被视为原始函数之一的修改版本的 第Ξ函数的两个函数的数学运算。计算卷积的逆被称为去卷积(还被称为解卷积）。如本文 中所描述的，硬件对由多相扫描产生的卷积数据进行去卷积。
[0023] 触摸屏感测技术测量在触摸屏面板的交点的阵列上的电容变化。可W将两个感测 元件之间的交点理解为一个感测电极跨越或者重叠另一感测电极、同时使彼此维持电隔离 的位置。传统扫描技术将在一条轴上发送单个发送(ΤΧ)信号输出并且在另一条轴上在接收 (RX)通道上接收。运将针对每个ΤΧ输出重复。本文中所描述的实施例致力于通过对于用于 面板扫描的ΤΧ信号使用替代驱动机制来在不降低刷新速率的情况下改进信噪比（SNR)。运 些多相扫描技术基于同时对面板电极中的一些或全部施加 ΤΧ信号并且针对不同的扫描状 态改变单独的ΤΧ电极相位。多相ΤΧ扫描通过导致SNR改进的同时驱动多个ΤΧ线(Μ)来实现 SNR的显著改进。作为多相扫描的结果，能够将电容图存储在RX线的存储器中，所述RX线服 从多个被驱动的ΤΧ线。能够通过触摸屏控制器(TSC)通道引擎来创建电容图。接连地利用η 个驱动模式同时驱动η条ΤΧ面板线(ΤΧη)与一次驱动η条ΤΧ面板线相比导致具有更高SNR的 电容图。然而，电容图在最初存储在存储器中时被卷积。在通过主机诸如TSC装置的处理器 核(例如，CPU)或禪合到TSC装置的主机进行手指位置处理之前，需要对电容图进行去卷积。 去卷积是多相TX操作的逆，如由被驱动的TX线的驱动模式所定义的。去卷积在本文中所描 述的实施例中在TSC装置的硬件中完成，W便减小处理器核(CPU)上的处理负荷并且改进处 理时间。如果处理能力可用，则去卷积还能够作为TSC装置上的固件或处理器核的固件中的 算法被执行。
[0024] 图1是图示具有包括去卷积电路块120的处理装置110的电子系统100的一个实施 例的框图。参考图2至图13更详细描述有关去卷积电路块120的细节。简言之，去卷积电路块 120被配置成利用多个TX模式的逆对卷积电容数据进行去卷积，W获得去卷积电容图的电 容数据。去卷积电路块120可W是电容感测电路101的一部分或者可W是如图1中所图示的 与电容感测电路101分离的电路。
[0025] 处理装置110被配置成检测触摸感测装置(诸如电容式感测阵列125)上的一个或 多个触摸。该处理装置能够检测导电物体，诸如触摸物体140(手指或无源触针）、有源触针 130或其任何组合。电容感测电路101能够测量关于电容式感测阵列125的触摸数据。可W将 触摸数据表示为多个单元，每个单元表示电容式感测阵列125的感测元件(例如，电极)的交 点。在另一实施例中，触摸数据是电容式感测阵列125的2D电容图像。在一个实施例中，当电 容感测电路101测量触摸感测装置(例如，电容式感测阵列125)的互电容时，电容感测电路 101获得触摸感测装置的2D电容图像并处理数据W得到峰值和位置信息。在另一实施例中， 处理装置110是诸如从感测阵列获得电容触摸信号数据集的微控制器，并且在该微控制器 上执行的手指检测固件标识指示触摸的数据集区域、检测并处理峰值、计算坐标或其任何 组合。固件使用本文中所描述的实施例来标识峰值。固件能够计算结果得到的峰值的精确 坐标。在一个实施例中，固件能够使用质屯、算法来计算结果得到的峰值的精确坐标，所述质 屯、算法计算触摸的质屯、，该质屯、是触摸的质量的中屯、。质屯、可W是触摸的X/Y坐标。可替换 地，其它坐标插值算法可W被用来确定结果得到的峰值的坐标。微控制器能够向主机处理 器报告精确坐标W及其它信息。
[00%] 电子系统100包括处理装置110、电容式感测阵列125、触针130、主机处理器150、嵌 入式控制器160W及非电容式感测元件170。电容式感测元件是导电材料(诸如铜）的电极。 感测元件还可W是IT0面板的一部分。电容式感测元件可能可配置成允许电容式感测电路 101测量自电容、互电容或其任何组合。在所描绘的实施例中，电子系统100包括经由总线 122禪合到处理装置110的电容式感测阵列125。电容式感测阵列125可W包括多维电容式感 测阵列。多维感测阵列包括被组织为行和列的多个感测元件。在另一实施例中，电容式感测 阵列125作为全点可寻址的ΓΑΡΑ"化电容感测阵列操作。在另一实施例中，电容式感测阵 列125作为电荷禪合接收器操作。在另一实施例中，电容式感测阵列125是不透明的电容式 感测阵列（例如，PC触摸板）。可W将电容式感测阵列125布置成具有平坦的表面轮廓。可替 换地，电容式感测阵列125可W具有不平坦的表面轮廓。可替换地，可W使用电容式感测阵 列的其它配置。例如，如将由受益于本公开的本领域的普通技术人员所了解的，代替垂直列 和水平行，电容式感测阵列125可W具有六边形布置等。在一个实施例中，可W将电容式感 测阵列125包括在IT0面板或触摸屏面板中。
[0027] 在本文中描述了用于检测并跟踪触摸物体140和触针130的处理装置110和电容式 感测阵列125的操作和配置。简言之，处理装置110可配置成在电容式感测阵列125上检测触 摸物体140的存在、触针130的存在或其组合。处理装置110可W在电容式感测阵列125上单 独地检测并跟踪触针130和触摸物体140。在一个实施例中，处理装置110能够在电容式感测 阵列125上同时检测并跟踪触针130和触摸物体140二者。在一个实施例中，如果触摸物体是 有源触针，则有源触针130可配置成作为定时"主控"操作，并且处理装置110在有源触针130 在使用中时将电容式感测阵列125的定时调整成与有源触针130的定时匹配。在一个实施例 中，电容式感测阵列125与有源触针130电容禪合，与传统的感应式触针应用相反。还应该注 意，用于可配置成检测触摸物体140的电容式感测阵列125的相同组件也被用来在没有用于 感应地跟踪有源触针130的附加 PCB层的情况下检测并跟踪触针130。
[0028] 在所描绘的实施例中，处理装置110包括模拟和/或数字通用输入/输出（"GPI0") 端口 107 dGPIO端口