CN105549765A - 用于有源触控笔数据获取的多控制器通信方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于有源触控笔数据获取的多控制器通信方法。还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括第一控制器，与具有被配置用于从触控笔接收信号的信道的数字化器的一些信道相关联，并且每个信道具有方向。第二控制器可以与数字化器的不与第一控制器相关联的信道相关联。第一控制器可以在与第一控制器相关联的每个信道处扫描信号，并且基于在与第一控制器相关联的给定信道处对信号的获取而计算信号的特性。第一控制器可以将计算的特性与给定信道的方向向第二控制器发送。第一控制器和第二控制器可以基于计算的特性以获取间隔在具有给定信道的方向的每个信道处扫描信号。

Description

用于有源触控笔数据获取的多控制器通信方法

背景技术

诸如智能电话和平板电脑这样的便携式电子设备在当今世界广泛使用。这些便携式电子设备越来越多地采用触摸屏以从用户接收输入，并且用于之前使用台式计算机执行的许多任务。由于触摸屏用作输入设备，以及由于这些便携式电子设备所使用的增加的功能，对于这些设备来说，存在具有更大屏幕的市场需求。

除了对于大触摸屏的市场需求之外，也存在对于可经由触控笔(stylus)操作这些大触摸屏的增加的市场需求。尽管可以无需修改而经由无源(passive)触控笔操作典型的电容性触摸屏，但是无法发送诸如压力、触控笔上开关是否已经被按压这样的数据、以及来自有源(active)触控笔中加速度计或陀螺仪的数据。此外，可能难以区分来自无源触控笔和用户手的触摸，但是当替代地使用有源触控笔时可以以高精确度实现该区分。

有源触控笔包含生成并发送可以由电子设备的数字化器拾取的信号的电路。这些信号可以用于确定有源触控笔相对于屏幕的位置(即便有源触控笔并未接触屏幕，并且与无源触控笔相比具有更大的精确度)，以及有源触控笔正被按压抵接触摸屏的压力。

与电子设备中的数字化器配对的有源触控笔因此能够提供所需的精确度，以及诸如压力感测的如上所述的附加功能。因此，存在对于具有有源触控笔的大触摸屏电子设备的需求。

然而，能够采用这些有源触控笔进行操作的这些大触摸屏的驱动呈现挑战。因此，在该领域中需要进一步进展。

发明内容

一种电子设备可以包括第一控制器，该第一控制器与具有被配置用于从触控笔接收信号的信道的数字化器的一些信道相关联，并且每个信道具有方向。第二控制器可以与数字化器的不与第一控制器关联的信道相关联。第一控制器可以在与第一控制器相关联的每个信道处扫描信号，并且基于在与第一控制器相关联的给定信道处的信号的获取而计算信号的特性。第一控制器可以将计算的特性与给定信道的方向发送至第二控制器。第一控制器和第二控制器可以基于计算的特性以获取间隔来在具有给定信道的方向的每个信道处扫描信号。

另一方面涉及一种电子设备，该电子设备可以包括被配置用于传送信号的触控笔，以及具有信道的数字化器，每个信道与第一方向和第二方向之一相关联。第一控制器可以与数字化器的第一方向上的一些信道相关联，并且与数字化器的第二方向上的一些信道相关联。第二控制器可以与数字化器的不与第一控制器关联的信道相关联。第一控制器和第二控制器可以被配置用于基于在与第一方向相关联的信道处接收的信号的特性而在第一方向上彼此同步，在与第一方向相关联的每个信道处扫描信号，在第二方向上彼此同步，以及在与第二方向相关联的每个信道处扫描信号。

一种方法方面涉及一种操作电子设备的方法。该方法可以包括扫描从触控笔至与第一控制器相关联的数字化器的每个信道的信号，其中每个信道具有对应的方向。可以使用第一控制器基于在与第一控制器相关联的给定信道处获取的信号来计算信号的特性。计算的特性和给定信道的方向可以使用第一控制器而被发送至具有与其相关联的数字化器的信道的第二控制器。可以使用第一控制器和第二控制器基于计算的特性以获取间隔针对具有给定信道方向的每个信道扫描信号。

附图说明

图1是根据本公开的包括触敏屏以从有源触控笔接收输入的电子设备的示意性框图。

图2是图1的数字化器的示意性框图，示出其信道以及这些信道与触摸屏控制器的关联。

图3是示出控制图1的触摸屏控制器以从有源触控笔获取数据的方法的流程图。

图4是示出控制图1的触摸屏控制器以从有源触控笔获取数据的更详细方法的流程图。

具体实施方式

以下将描述本公开的一个或多个实施例。这些所述实施例仅是当前所公开技术的示例。附加地，在提供简洁说明的努力中，在说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。应该知晓的是，在任何这些实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可以做出大量实施方式特定的决定以实现开发者的特定目标，诸如与***相关和商业相关约束兼容，其可以随着实施方式改变。此外，应该知晓的是，该开发努力可以是复杂并耗时的，但是然而对受益于本公开的本领域普通技术人员而言将是设计、制造和加工的例行程序。

当引入本公开的各个实施例的要素时，冠词“一”、和“该”旨在意味着存在一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的，并且意味着除了所列出要素之外可以存在附加的要素。附加地，应该理解的是，对本公开“一个实施例”或“一实施例”的引用并非意在被解释为排除了也包含所述特征的附加实施例的存在。

初始地参照图1，现在描述电子设备100。电子设备100可以例如是笔记本电脑、平板电脑、或智能电话，并且包括触敏显示器110。触敏显示器110包括显示层112、以及数字化器和电容性感测层116。显示层112用于向用户显示输出，诸如图形和文本。数字化器和电容性感测层116用于通过感测自身与手指或无源触控笔之间的电容变化而从手指或无源触控笔接收输入。数字化器和电容性感测层116也用于从有源触控笔101接收输入，有源触控笔从其尖端传送信号。该单个设备的x和y信道被多路复用以操作在触控笔接收模式和触摸感测模式下。此外，在触摸感测模式下，电子设备100可以利用在x和y信道之间的互电容感测、或者在x和y信道上的自电容感测而操作。

电容性感测和数字化器层116耦合至第一触摸屏控制器118和第二触摸屏控制器120(被标注为TSC1和TSC2)。为了在它们之间通信，触摸屏控制器118、120经由串行总线124相互耦合。第一触摸屏控制器118和第二触摸屏控制器120每个基于相同时钟操作。第一触摸屏控制器118和第二触摸屏控制器120耦合至控制器122以便于促进用户输入至电子设备100，并且显示层112耦合至控制器以便于促进向用户输出。为了确定在触敏显示器110上手指或无源触控笔的位置，触摸屏控制器118、120在级联模式下操作电容性感测和数字化器层116，这对于本领域技术人员是已知的并且在此无需描述。

为了确定有源触控笔在触敏显示器110上或距离触敏显示器110的位置，触摸屏控制器118、120根据有源触控笔数据获取模式而操作，以下将描述。然而，在描述有源触控笔数据获取模式之前，将参照图2首先描述电容性感测和数字化器层116以及触摸屏控制器118、120的其他细节。

电容性感测和数字化器层116包括在第一方向上的信道，以及在第二方向上的信道。这些示意性地被示出为在X方向上的信道(即X信道)和在Y方向上的信道(即Y信道)，但是应该理解的是信道不必在X或Y方向上，并且第一方向和第二方向无需垂直。实际上，第一方向和第二方向可以是并非相互平行的任何方向。尽管X和Y信道被示出为交叉，应该理解的是物理X信道通常以1-5μm与物理Y信道间隔开，并且它们不会短接在一起。同样，应该注意的是，x和y信道可以用于电容性感测以及数字化。

一些X信道与第一触摸屏控制器118相关联，而其他X信道与第二触摸屏控制器120相关联。类似地，一些Y信道与第一触摸屏控制器118相关联，而其他Y信道与第二触摸屏控制器120相关联。布置该设置以便于将电容性感测和数字化器层划分为象限，每个触摸屏控制器118、120在一个象限之上具有排他的域。如所示，第一触摸屏控制器118在左下象限之上具有排他的域，而第二触摸屏控制器120在右上象限之上具有排他的域。其他两个象限由第一和第二触摸屏控制器118、120共享。如所示，第一触摸屏控制器118在左上象限的X信道之上具有域，而第二触摸屏控制器120在左上象限的Y信道之上具有域，并且第二触摸屏控制器在右下象限的X信道之上具有域而第一触摸屏控制器在右下象限的Y信道之上具有域。

现在参照图3的流程图200，现在通常描述根据有源触控笔数据获取模式的触摸屏控制器的操作。在该讨论之后将给出更多细节。

首先，因为触摸屏控制器的信道并未初始地同步，因此在第一方向上同步触摸屏控制器的信道(方块202)以使得它们可以以相同方式检测并且处理来自有源触控笔的信号。一旦触摸屏控制器的信道在第一方向上被同步，则触摸屏控制器随后尝试沿着该第一方向在它们的信道处接收信号以便于沿着该方向获取数据(方块204)。

随后执行可选的相位校正以使得恰当地接收由触摸屏控制器获取的信号，不论是否存在信号的相位偏移，或者信号与预期信号之间是否存在失配(方块206)。

此后，在第二方向上对准触摸屏控制器的信道(208)，并且控制器尝试沿着第二方向在它们信道处接收信号以便于沿着第二方向获取数据(方块210)。因为现在已经在每个方向上获取了数据，因此控制器现在可以使用该数据以确定信息，诸如触控笔被按压至触摸屏中的压力，来自触控笔的加速度计数据等等。获取的信号强度随后用于确定有源触控笔的位置。

现在将参照图4的流程图300给出在有源触控笔数据获取模式下触摸屏控制器操作的更多细节。如上所述，有源触控笔生成并且从其尖端传送信号。触摸屏控制器各自在它们信道中的每个信道处扫描信号(方块302)。

最靠近有源触控笔尖端的信道将具有耦合至尖端的最强电容，并且因此将在比其他信道更短的时间段中接收更高幅度的信号。该信道将因此是用于报告边缘的检测的第一信道。在其中多个信道同时接收信号的边缘的情形中，被认为首先报告边缘的检测的信道将是其中边缘具有最大幅度的信道，或者是同时接收到信号的边缘的信道群组中的最靠近中部的信道。与用于报告边缘的检测的第一信道相关联的触摸屏控制器将随后被指定为主触摸屏控制器，而另一个将被指定为从触摸屏控制器(方块304)。

此后，使用主触摸屏控制器计算在第一信道处获取的信号的时段，其将被用于预测和获取信号的边缘(方块306)。尽管该实施例已经被描述为计算信号的时段，但是应该知晓的是可以附加地或备选地计算信号的其他特性，诸如频率或波长。计算的时段(和/或信号的其他特性)随后沿首先检测到信号的边缘的信道的方向从主触摸屏控制器被发送至从触摸屏控制器(方块308)。

接收到的特性和方向由从触摸屏控制器使用以将其自身与主触摸屏控制器同步，以使得主和从触摸屏控制器被配置用于沿着相同方向并且相互同相地获取数据。主和从触摸屏控制器随后尝试沿着首先检测到信号边缘的信道的方向在它们的信道处接收信号，并且在从计算的信号的时段而确定的获取间隔期间这样进行(方块310)，以便于沿该方向获取数据。

接着，可以执行可选的相位校正。为了执行相位校正，主触摸屏控制器用于基于计算的时段来生成预期的信号(方块312)，并且用于随后确定预期信号与由主和从触摸屏控制器刚获取的数据之间的相位失配(方块314)。作为如何生成预期信号的示例，考虑其中计算的信号时段等于100个时钟周期的样本情形。因此，当已经计数了15个信号时段时，已经过去了1500个时钟周期。然而，如果当已经计数了15个循环时段时已经过去了1510个时钟周期，则在预期信号的频率与接收信号的频率之间可能存在失配。为了确定是否存在频率失配，随时间而监视预期信号与接收信号之间的相位。如果相位随时间改变，则存在频率失配。

如果发现了该相位失配(以及因此频率失配)，则主触摸屏控制器基于相位失配而确定相位校正(方块316)，以及将相位校正发送至从触摸屏控制器(方块318)。相位校正等于在预期信号与获取信号之间的相位的改变。主和从触摸屏控制器随后使用该相位校正对所获取的信号校正(方块320)。因此，相位校正并非实际上校正了频率失配，而是使得触摸屏控制器不论频率失配与否都能够精确地工作。可以对于从有源触控笔获取的信号的每个数据包重复参照方块312、314、316、318和320描述的相位校正。

相位失配可以指示存在噪声。如果相位失配不规则改变，或者在小时间段中大量改变，则可能存在噪声。噪声可以通过对从有源触控笔接收的多个脉冲的幅度求平均而被过滤。

在相位校正之后，从触摸屏控制器清除主和从状态(方块322)。接着，执行对准。在对准期间，具有不与在方块310处针对数据被扫描的信道的方向平行的方向的每个触摸屏控制器的每个信道尝试获取信号(方块324)。与用于获取已知边缘序列的第一信道相关联的触摸屏控制器随后被指定为主，而另一个控制器被指定为从(方块326)。主和从控制器随后在间隔期间在其具有该方向的每个信道处沿着该方向对于来自有源触控笔的信号进行扫描(方块330)。如果接收到的大多数边缘与已知序列符号相反，则操作如所述进行，但是不执行以下描述的相位校正。该情形指示了沿着所扫描的第一方向在数据接收中的错误。尽管可能损害和废弃数据，但是可以使用来自不同信道的相对信号幅度来确定触摸的位置。

随后可以在方块332、334、336、338处执行另一可选的相位校正。类似于来自方块312、314、316、318、320而执行该可选的相位校正，并且在此无需进一步详述。与之前相位校正同样，可以对于从有源触控笔接收的信号脉冲的每个脉冲或数据包执行该相位校正。

随后从触摸屏控制器清除主和从状态(方块340)，并且方法重复，返回至方块302。

尽管在此已经参照两个触摸屏控制器描述了设备和方法，本领域技术人员将理解的是，在此的设备和方法适用于任意数目触摸屏控制器。在该情形中，操作如在此所述进行，其中，改变的是被指定为主的触摸屏控制器向所有被指定为从控制器的其他触摸屏控制器发送用于同步、对准和相位校正的必需信息。

尽管已经参照有限数目实施例描述了本公开，受益于本公开的本领域技术人员将知晓可以预见到不脱离如在此公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应该仅由所附权利要求而限定。

Claims (22)

1.一种电子设备，包括：

第一控制器，与具有被配置用于从触控笔接收信号的信道的数字化器的一些信道相关联，每个信道具有方向；

第二控制器，与所述数字化器的不与所述第一控制器相关联的信道相关联；

所述第一控制器被配置用于：

在与所述第一控制器相关联的每个信道处扫描信号，

基于在与所述第一控制器相关联的给定信道处对所述信号的获取，计算所述信号的特性，以及

向所述第二控制器发送经计算的所述特性和所述给定信道的方向；并且

所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于：

基于经计算的所述特性、以获取间隔在具有所述给定信道的所述方向的每个信道处扫描所述信号。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述信号的所述特性包括所述信号的时段。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一控制器被配置用于：

基于经计算的所述特性生成预期信号；

基于所述预期信号与在所述给定信道处获取的所述信号之间的相位失配而确定相位校正；以及

向所述第二控制器发送所述相位校正。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于使用所述相位校正对在每个信道处获取的信号进行校正。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一控制器被配置用于确定预期信号与在所述给定信道处获取的信号之间的相位失配；并且其中所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于基于所述相位失配大于阈值相位失配而从在每个信道处获取的信号中过滤噪声。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一控制器被配置用于以所述获取间隔在与所述第一控制器相关联的、具有不与所述给定信道的所述方向平行的方向的每个信道处扫描所述信号。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述第二控制器被配置用于基于所述第一控制器在不与所述给定信道的所述方向平行的方向上的信道处获取信号的失败，而以所述获取间隔在与所述第二控制器相关联的每个信道处扫描所述信号。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述第二控制器被配置用于基于在与所述第二控制器相关联的给定信道处对所述信号的获取，以所述获取间隔在具有不与所述给定信道的方向平行的方向的每个信道处扫描所述信号。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一控制器被配置用于基于所述给定信道在所述第一控制器的其他信道之前接收到所述信号的边缘而获取所述信号。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一控制器被配置用于基于所述第一控制器的多个信道在相同时间段期间接收到所述信号的边缘并且所述给定信道在物理上位于所述多个信道之间而获取所述信号。

11.一种电子设备，包括：

触控笔，被配置用于传送信号；

数字化器，具有信道，每个信道与第一方向和第二方向之一相关联；

第一控制器，与数字化器的在所述第一方向上的一些信道、以及所述数字化器的在所述第二方向上的一些信道相关联；

第二控制器，与所述数字化器的不与所述第一控制器相关联的信道相关联；以及

其中所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于：

基于在与所述第一方向相关联的信道处接收到的信号的特性而在所述第一方向上彼此同步，

在与所述第一方向相关联的每个信道处扫描所述信号，

在所述第二方向上彼此同步，以及

在与所述第二方向相关联的每个信道处扫描所述信号。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述第一控制器和所述第二控制器之一被配置用于基于接收到的信号生成预期信号并且基于所述预期信号和接收到的所述信号之间的失配而生成校正。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于使用所述校正对在每个信道处获取的所述信号进行校正。

14.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述第一控制器和所述第二控制器之一被配置用于确定预期信号与接收到的信号之间的相位失配；并且其中所述第一控制器和所述第二控制器被配置用于基于所述相位失配大于阈值相位失配而从在每个信道处获取的所述信号中过滤噪声。

15.一种操作电子设备的方法，包括：

扫描从触控笔至与第一控制器相关联的数字化器的每个信道的信号，每个信道具有对应的方向；

使用所述第一控制器、基于在与所述第一控制器相关联的给定信道处获取的信号而计算所述信号的特性；

使用所述第一控制器向具有所述数字化器的与其相关联的信道的第二控制器发送经计算的所述特性与所述给定信道的方向；以及

使用所述第一控制器和所述第二控制器、基于经计算的所述特性以获取间隔在具有所述给定信道的所述方向的每个信道处扫描所述信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述信号的所述特性包括信号的时段。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

使用所述第一控制器、基于经计算的所述特性生成预期信号；

使用所述第一控制器、基于在所述预期信号与在所述给定信道处获取的信号之间的相位失配而确定相位校正；以及

使用所述第一控制器向所述第二控制器发送所述相位校正。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括，使用所述第一控制器和所述第二控制器、利用所述相位校正对在具有所述给定信道的所述方向的每个信道处获取的信号进行校正。

19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

使用所述第一控制器来确定预期信号与在所述给定信道处获取的信号之间的相位失配；以及

使用所述第一控制器和所述第二控制器、基于所述相位失配大于阈值相位失配而从在每个信道处获取的信号之中过滤噪声。

20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括，使用所述第一控制器、以所述获取间隔在与所述第一控制器相关联并且具有不与所述给定信道的方向平行的方向的每个信道处扫描所述信号。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括，使用所述第二控制器、基于所述第一控制器在具有不与所述给定信道的方向平行的方向的信道处获取所述信号失败而在与所述第二控制器相关联的每个信道处扫描所述信号。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括，使用所述第二控制器、基于在与所述第一控制器相关联的给定信道处对所述信号的获取，而以所述获取间隔在与所述第二控制器相关联的、具有不与所述给定信道的方向平行的方向的每个信道处扫描所述信号。