CN111630482B - 扩展感测多点触摸*** - Google Patents

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Abstract

一种电容式触摸感测装置(200)，带有：(i)电容式按钮(B1到B30)的逻辑阵列(202)，其具有数量为R的若干行和数量为C的若干列；(ii)耦合到所述数量为C的若干列中的第一列的第一节点(TXBN1)，所述第一节点用于接收第一发射电压；(iii)耦合到所述数量为C的若干列中的第二列的第二节点(TXBN2)，所述第二节点用于接收第二发射电压；(iv)所述第一节点与所述第二节点之间的若干个中间节点，其中每个中间节点被耦合到所述数量为C的若干列中的相应列；以及(v)电路(RR1到RR4)，其用于响应于所述第一发射电压和所述第二发射电压而将相应的不同电压施加到所述中间节点的每一个。

Description

扩展感测多点触摸***
背景技术
优选实施例涉及电容式感测，并且更具体地说，涉及电容式多点触摸感测***。
电容式触摸感测被广泛地用作用于各种电子装置的接口，包含邻近度传感器、位置或位移传感器、湿度传感器及带有运动/触摸检测的电子装置，其中响应于人或其它材料(有机或无机)与传感器的接触或接近，典型地感测检测到电容的更改。有时称为按钮的典型电容式传感器由电容式装置形成，包含彼此分开的至少两个导体(例如，通过包含空气的介电材料)。典型地，覆盖材料在导体的顶部，并且人或其它接触机构因此接近或触摸覆盖，从而更改按钮的电容。目前的技术发展状况中存在用于耦合到此类按钮或若干个按钮的各种技术，以典型地相对于“无触摸”情形来检测由按钮的“触摸”引起的电容的更改，即通过与已知接触机构远离按钮时的按钮电容的测量进行比较。此类技术包含由德州仪器股份有限公司(Texas Instruments Incorporated)提供并且包含带有到电容式按钮的输入/输出连接性的装置(例如，微控制器)和用于测量此类按钮的电容的内部结构的CapTIvate技术。在一个方案中，能够检测相对于接地的电容的更改，这通常被称为自电容。在另一方案中，能够检测到由响应于在另一电容器极板处发射的信号而在一个电容器极板处测量的接收信号产生的电容的更改，这通常被称为互电容。互电容应用能够具有各种设计益处，例如实现此方案的小键盘具有被实现为电容式按钮的闭合分组键，而不用担心当用户触摸按钮但未精确地直接居中在一个键上时的交叉耦合。线路(典型地称为通道或扫描通道)的布线在互电容应用中也更容易被实现。
虽然上述方案已在某些实现中取得成功，但是使用电容式感测的许多装置是具有用于物理硬件的有限空间量的移动(或其它)装置。此外，对于较大的触摸区域，按钮(即，触摸检测区)和扫描通道的数量被显著地增加。更进一步地，对于许多较小的装置，实现所消耗的面积影响竞争市场中各种级别的成本、美观和有利度事项。因此，虽然以前的方案在一些应用中一直是可行的，但本发明人寻求对现有技术加以改进，如下面进一步详细描述的。
发明内容
在实施例中，存在一种电容式触摸感测装置，其包括：(I)电容式按钮的逻辑阵列，其具有数量为R的若干行和数量为C的若干列；(ii)耦合到数量为C的若干列中的第一列的第一节点，所述第一节点用于接收第一发射电压；(iii)耦合到数量为C的若干列中的第二列的第二节点，所述第二节点用于接收第二发射电压；(iv)第一节点与第二节点之间的若干个中间节点，其中每个中间节点被耦合到数量为C的若干列中的相应列；以及(v)用于响应于第一发射电压和第二发射电压而将相应不同电压施加到中间节点的每一个的电路。
还公开并且要求保护许多其它的发明方面。
附图说明
图1A和1B图示了优选实施例触摸传感器的局部剖面图和透视图。
图2更详细地图示了优选实施例电容感测***的电气框图和示意图。
图3图示了在二阶段无触摸初始化过程中操作优选实施例***的流程图方法。
图4图示了在二阶段潜在触摸初始化过程中操作优选实施例***的流程图方法。
具体实施方式
图1A和1B图示了如在优选实施例的***中可以被实现的传感器100的局部剖面图和透视图。传感器100包含诸如印刷电路板(PCB)的支撑衬底112，以便提供物理支撑和促进到各种有关组件的电连接性。衬底112支撑通过介电层114的段彼此分开的两个电极E1和E2，诸如金属或其它导体。尽管将电极E1和E2示为单数构件，但考虑了各种类型的电容式元件，包含圆形元件，诸如具有同心定位在环形第二电极的内径内的第一圆形电极。覆盖层116被定位在电极E1和E2(和介电层114)的顶部，其中层116具有任何适合的材料，使得图1A中示为场F1和图1B中示为场F2的电场能够在电极E1与E2之间通过和上升到高于层116的上表面。因此，想要的是电极E1和E2根据用于覆盖116的材料的厚度来整形以便优化灵敏度和允许在电极之间足够量的电场穿透和高出覆盖层116的上表面。
结合传感器100的操作，注意到电极E1被连接到发射(TX)信号，并且电极E2被连接以提供接收(RX)信号，每个与控制器118的相应引脚P1和P2连接，其中此类引脚有时也被称为通道或扫描通道。如后面所详细描述的，控制器118响应于TX和RX信号进行操作，以结合提供TX信号，评估RX信号以及确定电容测量(诸如经由对应于电容的测量的计数)来执行优选实施例方法。在任何情况下，在这里通过介绍的方式要注意的是，在图1A和1B中，每个TX和RX信号因此占用控制器118上的对应引脚，这将在后面是显著的观察，因为根据优选实施例，减少了对此类引脚的数量以及控制器118内的某些内部电路的总体需要，从而提供对消耗更多面积和昂贵的现有技术的各种有益比较。在所有事件中，在图1B中，手(HAND)被示为提供接近覆盖层116或到覆盖层116的触摸TCH，并且还图示的是电场中的结果更改(即，扰动)，如在图1A的场F1与图1B的场F2之间所图示的形状更改中显而易见的。此扰动是由于描绘了其手的人的接地效应而发生的，并且它将更改所测量的电容，并且更具体地说，在所测量的互电容的情况下，触摸TCH将减小在电极E2处的所测量的电容(即，如基于RX信号所测量的)。因此，通过***性地扫描若干个按钮的电容值，每个按钮被形成为类似于电极E1和E2的关联电极对，***能够检测到一次被触摸的那些按钮中的一或多个，如将在下面通过另外的附图和描述所进一步探讨的。
图2图示了优选实施例电容感测***200的电气框图和示意图，其连同更详细的其它方面，再次图示了来自图1A和1B的控制器118。一般地，控制器118包含芯118C，其将包含如可由本领域技术人员诸如通过参考由德州仪器股份有限公司(Texas InstrumentsIncorporated)提供，并且在本文中通过引用并入的文档“TI设计，采用CapTIvateTM技术的触摸式遥控器”(TI Designs,Touch Remote Control With CapTIvateTM Technology)(文献标识TIDUBT7A-2016年7月-修订2016年12月)而确定的各种块(例如，调节器、电压和电容参考、振荡器、计时器和转换电路)。此外，控制器118包含两个电容测量块CAP0和CAP1，每个电容测量块双向耦合到芯118C，以便传递用于检测是否触摸了按钮组202中的任何电容式按钮的信号。更详细地查看框CPA0和CAP1，每个框具有四个引脚，这些引脚之一提供发射(TX)信号并且其它三个引脚接收接收(RX)信号。按照惯例，在本文档中，以CAPa.b的方式来命名每个引脚，其中a指示块编号(即，0或1)并且b是用于所述块的引脚编号，出于在后面将更显而易见的原因，在本文中所讨论的示例中范围从0到3，在此情况下每个块CAP0或CAP1包含四个引脚。
如上所介绍的，控制器118连接到按钮组202，其中组202包含若干个(例如，30个)电容式按钮B1到B30。每个按钮Bx可以如结合图1A和1B所讨论地来构造，或者以电容式感测技术中已知的其它方式来构造，以便具有与所述组中的所有其它按钮的电容相等的电容(例如，用于交互模式的0～300pF的触摸电容范围)。为便于讨论，按钮B1到B30被描述为具有六行R1到R6和五列C1到C5的阵列，其中在按钮相对于彼此的物理布局中，也可以但不一定是遵循此类连接性；因此，术语“阵列”或“网格”在本文中旨在作为逻辑构造，所述逻辑构造也能够被物理地复制但不是必需的，其中在逻辑上，因此行按钮的不同子集被连接到块CAP0或CAP1上的相应接收引脚，并且来自每个行子集的相应列按钮也被连接以接收发射信号，如下面所进一步探讨的。因此，在逻辑阵列的示例中，图2中所示的行对应于如下表1中所示的按钮：
行 按钮
R1 B1-B5
R2 B6-B10
R3 B7-B15
R4 B8-B200
R5 B21-B25
R6 B26-B30
表1
按钮的每行Rx包含若干个(例如，5个，等于所述组中列的数量)电容器，其中所述行中的所有电容器的上极板被连接到两个电容测量块CAP0和CAP1之一上的相同接收引脚。例如，行R1中形成按钮B1到B5的所有电容器的上极板被连接到块CAP0中的接收引脚CAP0.0。作为另一示例，行R2中形成按钮B6到B10的所有电容器的上极板被连接到块CAP0中的接收引脚CAP0.1。因此，总结到相应接收引脚的所有行连接是如下表2中所示：
行 块引脚
R1 CAP0.0(RX)
R2 CAP0.1(RX)
R3 CAP0.2(RX)
R4 CAP1.0(RX)
R5 CAP1.1(RX)
R6 CAP1.2(RX)
表2
完成按钮组202与电容测量模块CAP0和CAP1之间的连接，注意，组202包含两个TX偏置节点TXBN1和TXNBN2。TX偏置节点TXBN1被连接到电容测量块CAP0的发射引脚CAP1.3，并且TX偏置节点TXBN2被连接到电容测量块CAP0的发射引脚CAP0.3。进一步地，TX偏置节点TXBN1被连接到列C1(即，B1、B6、B11、B16、B21、B26)中每个电容按钮的下极板，并且TX偏置节点TXBN2被连接到列C2(即，B5、B10、B15、B20、B25、B30)中每个电容按钮的下极板。在TX偏置节点TXBN1与TXBN2之间还有电压(例如，电阻器)分压器，即在优选实施例中包含：(i)连接在列C1中的所有电容器按钮的下极板与列C2中的所有电容器按钮的所有下极板之间的第一电阻器RR1；(ii)连接在列C2中的所有电容器按钮的下极板与列C3中的所有电容器按钮的所有下极板之间的第二电阻器RR2；(iii)连接在列C3中的所有电容器按钮的下极板与列C4中的所有电容器按钮的所有下极板之间的第三电阻器RR3；以及(iv)连接在列C4中的所有电容器按钮的下极板与列C5中的所有电容器按钮的所有下极板之间的第四电阻器RR4。在优选实施例中，电阻器RR1到RR5是PCB上的分立装置，并且对于每个电阻器，正常值为10kohm。用于这些电阻器的值的选择取决于RC(即，电阻乘以电容)时间常数，其中C是每条线上的总互电容。优先规则是时间常数需要满足TX传输脉冲的设置时间。例如，在TX脉冲频率为1MHz(脉冲宽度＝1us)的情况下，RC时间常数需要小于1/10*1μsec。进一步地结合用于所有电阻器RR1到RR4的相等电阻的期望，并且如下面所进一步详细描述的，注意到跨节点TXBN1与TXBN2之间的数量为N的若干个电阻器的相等电阻将因此相对于列C1到C5中的每一个在那些节点之间平分电压。例如，如果通过引脚CAP1.3(TX)将电压V发射到节点TXBN1，并且同时通过引脚CAP0.3(TX)将地连接到节点TXBN2，则每列中的电容器按钮的下极板处的电压将是如下表3中所示：
列 按钮下极板电压
C1 V
C2 .75V
C3 .5V
C4 .25V
C5 0
表3
现在在下文结合图3中的流程图方法300和图4中的流程图方法400更详细地描述***200的操作，其中每种方法可以是通过例如包含在控制器118中，由与传感器100组合的硬件(未示出)进一步增强的软件或其它可执行代码。通过对方法300的介绍，***200的控制器118首先在二阶段无触摸初始化过程中操作***200，以确定与组202中的按钮的无触摸有关的默认电容测量，并且通过对方法400的介绍，图3方法300之后是二阶段潜在触摸检测过程，以确定与组202中的一或多个按钮的潜在触摸有关的另外的测量。通过介绍，通过施加连接到每个不同按钮的下极板的TX电压来实现测量，并且每个电容测量块CAP0或CAP1包含足够的电路硬件和/或软件，以便测量在RX引脚处接收的电压，其中所述电压代表跨所述行的按钮的总电荷。在优选实施例中，所述电荷被转移到内部电路并且与基准进行比较，从所述基准产生与来自所述行的按钮的总电荷成比例的对应数字计数；此类计数可以通过在一段时间期间递增的钟控电路(例如，16MHz)来实现，在所述段时间期间比较值被超过-实际上，因此，数字计数表示来自所述行的总电荷的模数转换，并且电荷有关的计数与所述行的电容直接成比例，因为在电压恒定的情况下，电荷与电容直接成比例，即电荷Q为电容C与电压V的乘积。因此，计数值在下文中被称为电容式计数，旨在展示与如在优选实施例中显现为数字计数的电容成比例的测量。根据所得到的电容计数，能够沿每行的按钮检测到一或多次并发的按钮触摸。
更详细地查看图3，方法300从步骤302开始，步骤302在方法300的二阶段无触摸初始化过程中开始第一阶段。因此，方法300能够在装置启动时进行，或者作为周期性初始化或重新初始化，在可以假设没有对组202中的任何按钮发生触摸时的时间进行。具体地说并且在此类时间期间，在步骤302中，测量块CAP1的引脚CAP1.3(TX)输出(即，发射)电压V，并且测量块CAP0的引脚CAP0.3(TX)输出(即，发射)电压0(即，接地)。作为结果，因此并且如结合表3所介绍的，相应不同电压被连接到每单行的按钮的每个不同按钮(即，不同的列)的下极板。换而言之，引脚CAP1.3与CAP0.3的输出之间的电压差被由电阻器RR1到RR4组成的电阻器分压器跨每行的按钮中的按钮电容器的相应下极板分配。接着，方法300继续到步骤304。
步骤304和图3中在它之后示出的包括并且到步骤306、308、310和312的步骤提供了对应于第一阶段(P1)的循环，在所述循环中测量按钮组202的每行R1到R6的总电容。更具体地，在步骤304中，将循环索引i初始化为0，并且在步骤306和308中，测量块CAP0和CAP1同时确定此类电容测量，关于每个相应块所连接到的行，一次操作一行。例如，当i＝0时，在步骤306中，测量块CAP0在其引脚CAP0.0(RX)处接收总电压，所述总电压因此对应于跨行R1中电容器的每一个的电压；同时，同样在i＝0的情况下，在步骤308中，测量块CAP1在其引脚CAP1.0(RX)处接收总电压，所述总电压因此对应于跨行R4中电容器的每一个的电压。每个测量块如上所述地操作，以有效地将代表电荷的行电压转换成数字电容计数，从而指示用于所述行的总电容的测量，其中出于惯例，对于第一阶段P1，测量在步骤306中被示为TCAPR(0,i)_P1，使得当描述在循环中i＝0时，则步骤306测量和存储行R1中的电容器的总电容为TCAPR(0.0)_P1，并且同时步骤308测量和存储行R4中的电容器的总电容为TCAPR(1.0)_P1。此外，一旦步骤306和308完成了用于循环索引i＝0的同时测量和存储操作，步骤310便是条件检查，以确定循环是否完成，使得每个块CAP0或CAP1已测量跨它所连接的所有行Rx的响应。因此，由于每个此类块在图2的示例中被连接到三个此类行，因此，步骤310将从值0开始的循环索引i与最大阈值2进行比较；如果所述最大值尚未被达到，则步骤312递增循环索引计数，并且步骤306和308为递增的循环索引重复进行。因此，在一个此类递增后，i＝1，并且步骤306的对应实例测量和存储行R2中的电容器的总电容为TCAPR(0.1)_P1，并且同时步骤308测量和存储行R5中的电容器的总电容为TCAPR(1.1)_P1。i＝1的循环索引仍将满足步骤310的条件，促使索引再一次递增到i＝2，使得步骤306的最终循环实例测量和存储行R3中的电容器的总电容为TCAPR(0.2)_P1，并且同时步骤308测量和存储行R6中的电容器的总电容为TCAPR(1.2)_P1。之后，不再满足步骤310的条件检查，因此方法300从步骤310继续到步骤314。另外，因此，本领域技术人员现在将领会到，到此点为止，第一阶段无触摸循环迭代将产生在下表4中概述的计数总数：
循环索引i TCAPR(0.i)_P1 TCAPR(1.i)_P1
i＝0 TCAPR(0.0)_P1 TCAPR(1.0)_P1
i＝1 TCAPR(0.1)_P1 TCAPR(1.1)_P1
i＝2 TCAPR(0.2)_P1 TCAPR(1.2)_P1
表4
步骤314和图3中在它之后示出的包括并且到步骤316、318、320、322和324的步骤提供了对应于第二阶段(P2)的循环，在所述循环中再次在无触摸初始化过程中测量按钮组202的每行R1到R6的总电容，但在这里，与上述步骤302相比较，发射引脚CAP1.3(TX)和CAP0.3(TX)的电压被反转，如步骤314中所示。换而言之，鉴于在步骤302中，测量块CAP1的引脚CAP1.3(TX)输出电压V，并且测量块CAP0的引脚CAP0.3(TX)输出电压0，在步骤314中，测量块CAP1的引脚CAP1.3(TX)输出电压0，并且测量块CAP0的引脚CAP0.3(TX)输出电压V。因此，再一次，相应不同电压被连接到每单行的按钮的每个不同按钮(即，不同的列)的下极板，如由电阻器RR1到RR4组成的电阻器分压器所分配的，但现在电压是如下表5中所示：
列 按钮下极板电压
C1 0
C2 .25V
C3 .5V
C4 .75V
C5 V
表5
鉴于步骤304到312的更早讨论和那些步骤对步骤316到324的现在明显的共性，本领域技术人员将从所述更早讨论中领会到，步骤316到324再次按顺序通过循环，其在本示例中牵涉到三次迭代，并且对于每次循环迭代，测量块CAP0和CAP1将测量和存储用于连接到相应接收引脚的相应行的相应电容测量，其中现在这些测量是响应于表5的电压(和行电容)，其中此类存储能够是在控制器118中的存储器(未示出)中，但只是作为示例。因此，此第二阶段P2的循环迭代将产生在下表6中概述的计数总数：
循环索引i TCAPR(0.i)_P2 TCAPR(1.i)_P2
i＝0 TCAPR(0.0)_P2 TCAPR(1.0)_P2
i＝1 TCAPR(0.1)_P2 TCAPR(1.1)_P2
i＝2 TCAPR(0.2)_P2 TCAPR(1.2)_P2
表6
在已描述用于为按钮组202在两个阶段的每一个中建立总无触摸电容计数的优选实施例设备和方法后，现在将注意力转向从此类计数提供的优选实施例所实现的结果。为简化下面的讨论，仅描述组202中的单个行，因此对于示例，行R1将被这样描述，但本领域技术人员通过讨论的结论领会到，下面所述同样适用于其它按钮组行的每一个。对于行R1，第一阶段无触摸电容计数测量产生了TCAPR(0.0)_P1。更详细地查看所述计数，记得在第一阶段P1期间由块CAP0和CAP1施加并且由电阻器RR1到RR4分配的电压是如表3中所示，并且总电容计数由用于沿所述行的每个按钮的电压(与电荷和电容成比例)产生。因此，通过这些观察，作为分压的结果，则总计数测量能够被表示为来自每个非触摸的相同电容按钮的计数的总和，但也将由跨每个此类按钮的相应分压产生，如以下等式1中所示：
TCAPR(0.0)P1＝(1V*CB1)+(0.75V*CB2)+
(0.5V*CB3)+(0.25V*CB4)+(0V*CB5) 等式1
其中，
CB1是按钮B1的电容，CB2是按钮B2的电容，并且以此类推屋CB5，其是按钮B5的电容。
V是按表3施加的电压，并且在连接到按钮B5的下极板的电阻器分压器的末端处带有0伏的情况下，等式1中最后一个因数的结果(即，(0V*CB5))减小到零；并且
寄生电容未被包含，而被假设成平等地或基本平等地施加到每个按钮，以便作为在用于此(和其它后来开发的)等式的每个电容测量中的公因数而被抵消。
因此，进一步注意的是，在第二阶段P2中，再次对于行R1，在由于在电阻分压器的末端处的V和0伏的交换，相对于第一阶段反转的电压的情况下，所产生的第二阶段无触摸计数测量TCAPR(0.0)_P2将促使TCAPR(0.0)_P2是如以下等式2中所示：
TCAPR(0.0)_P2＝(0V*CB1)+(0.25V*CB2)+
(0.5V*CB3)+(0.75V*CB4)+(1V*CB5) 等式2
等式1和等式2有助于理解优选实施例的特定益处，即，能够沿若干个电容式按钮确定按钮电容(以及更改的检测，如下所详细描述的)，而不是如在各种现有技术实现中的情况一般要求用于每个不同电容器的一个极板的单独的相应发射引脚(或所谓的通道)。具体地，等式1和2描述了在测量块发射引脚仅连接到那些相对端，并且若干个(例如，在***200中为三个)中间按钮(在所图示的示例中以柱状方式)连接到沿分压器并且在其相对端之间的中间节点的情况下，反转分压器的相对端上的电压时的电容计数。具体地说，现在注意在添加等式1和2时实现了优选实施例结果，从而提供了用于行R1的总无触摸计数TNTC(0.0)，如以下等式3中所示：
TNTC(0.0)＝TCAPR(0.0)_P1+TCAPR(0.0)_P2＝
(1V*CB1)+(0.75V*CB2)+(0.5V*CB3)+(0.25V*CB4)+(0V*CB5)+
(0V*CB1)+(0.25V*CB2)+(0.5V*CB3)+(0.75V*CB4)+(1V*CB5)
＝V[(CB1)+(CB2)+(CB3)+(CB4)+(CB5) 等式3
等式3展示了无触摸阶段P1和阶段P2结果能够被相加，如图3的步骤326中所示，在此情况下，通过优选实施例实现了根据因数V缩放的整行电容计数。因此，如下面所进一步展示的，对于沿一行(或数行)的按钮的一次触摸或多于一次触摸的实例，可以达到可比较的观察，使得优选实施例再次实现此类结果，而不要求用于按钮的每个单独列的单独的测量块引脚。因此，如后面所详细描述的，此类结果具有超过现有技术的无数优点。
现在转到图4的方法400，它优选跟随图3的方法300，并且是在用户可能(或可以)触摸组202的一或多个按钮时的时间，从而表示上述二阶段潜在触摸检测过程。方法400从步骤402开始，步骤402旨在指示方法300的相同步骤的重复，但在可能触摸时的不同时间。还有，为简化图4，仅列出了结果值，而不是重复来自方法300的所有信息，并期望读者熟悉或可变得熟悉图3的更早讨论。因此，再次进行两个不同的阶段，并且为便于在本讨论中区分，这两个阶段被称为第三阶段P3和第四阶段P4，其中在阶段P3中，TX电压是如表3中所示，并且在阶段P3中，TX电压是如表5中所示。此外，在每个阶段期间，每个测量块CAP0和CAP1迭代通过连续的步骤(例如，类似于306或306；以及318或320)，以便通过根据迭代循环索引i测量沿每个测量块接收引脚CAP0.i或CAP1.i的电压来获得每行的总电容(即，TCAPR)。因此，在这些操作完成时，将测量和存储了图4中的步骤402中所示的电容式计数值。进一步，也如步骤402中所示和出于下面所进一步探讨的原因，优选实施例也考虑了将这两个计数相加。
鉴于前面所述，由于方法400考虑了如在测量块CAP0或CAP1上由相应引脚测量(例如，通过电容计数)的沿行的按钮触摸(或多于一个按钮被触摸)的可能性，因此在方法400期间，在阶段P3期间的总电容将类似于如等式1中所示的阶段P1的总电容，但能够包含在任何一或多个按钮中的电容的差异，其中此类差异可以由于所述按钮的触摸而发生。因此，再次作为分压的结果，随后总电容计数测量能够被表示为来自每个非触摸或触摸的按钮的计数的总和，如以下等式4中通过用于行R1的示例所示：
TCAPR(0.0)_P3＝(1V*(CB1+ΔCB1))+(0.75V*(CB2+ΔCB2))+
(0.5V*(CB3+ΔCB3))+(0.25V*(CB4+ΔCB4))+(0V*(CB5+ΔCB5)) 等式4
其中，
ΔCB1是触摸引起的按钮B1上的更改(如果有)，ΔCB2是触摸引起的按钮B2上的更改(如果有)，并且以此类推到ΔCB5，其是触摸引起的按钮B5上的更改(如果有)。
类似地，因此，在阶段P4中，再次对于行R1，第四阶段所产生的潜在触摸电容计数测量TCAPR(0.0)_P4将与TCAPR(0.0)_P3相当，但在由于在电阻分压器的末端处的V和0伏的交换而反转的电压的情况下，使得TCAPR(0.0)_P4是如以下等式5中所示：
TCAPR(0.0)_P4＝(0V*(CB1+ΔCB1))+(0.25V*(CB2+ΔCB2))+
(0.5V*(CB3+ΔCB3))+(0.75V*(CB4+ΔCB4))+(1V*(CB5+ΔCB5)) 等式5
因此，如用于无触摸阶段P1和P2的等式3的情况，在优选实施例中，也如步骤402中所示，可以将用于潜在触摸阶段的等式4和5的结果相加，以提供用于行R1的总潜在触摸电容计数TPTC(0.0)，如以下等式6中所示：
TPTC(0.0)＝TCAPR(0.0)_P3+TCAPR(0.0)_P4＝
V[(CB1+ΔCB1)+(CB2+ΔCB2)+(CB3+ΔCB3)+(CB4+ΔCB4)+
(CB5+ΔCB5) 等式6
等式6展示了潜在触摸阶段P3和阶段P4结果能够被相加，在此情况下，通过优选实施例也实现了根据因数V缩放的整行电容计数。此外，尽管上文针对行R1说明了这些概念，但在优选实施例中还考虑了用于组202中所有其它行的相应总计数的同时或有序确定。因此，如下面所进一步展示的，此类结果可以在方法400的剩余部分中和在各种优选实施例方案中被用来检测沿按钮组202中的行的触摸(或多次触摸)。
继续方法400，在步骤402中确定了用于组202中的每行的总潜在接触电容计数之后，随后方法400继续到步骤404，在步骤404中，再次将循环索引i初始化为值0，以便为所有循环索引(例如，直到2)开始一组迭代，以便确定组202的行R1到R6中的任一行是否引发了触摸。更具体地，在步骤404将循环索引初始化为0之后，步骤406和408同时评估已经测量的触摸计数，以确定是否发生了触摸，如可以由测量块CAP0和CAP1或由芯118C(参见图2)所确定的。例如，i＝0时，在步骤406中，测量模块CAP0(或芯118C)比较为所述行(即，行R1)测量和存储的对应于用于引脚CAP0.0(RX)的索引i＝0的总非触摸计数TNTC的绝对值和为同一行测量和存储的总潜在触摸计数TPTC的绝对值；在优选实施例中，通过从TNTC的绝对值中减去TPTC的绝对值并且将差异和阈值THR进行比较来实现此类比较。换而言之，如果TPTC的绝对值和TNTC的绝对值相同(或类似)，则二者之间的差异将为零或接近零；相反，通过根据以下所述来设置阈值THR的值：(i)用于非触摸的期望电容；以及(ii)用于潜在触摸的预期电容，随后如果触摸发生，则步骤406(或步骤408)将被肯定地确定，并且从而如步骤410所指示的被步骤406检测到，或者如果触摸没有发生，则被否定地确定，在此情况下方法400继续到步骤414。注意，前面所述使用绝对值，使得delta电容的增加或减少将被检测到-在此方面，一般地是将驱动计数减少的互模式中的触摸，而自模式中的触摸可以基于不同PCB传感器来驱动计数增加或减少。类似地，尽管步骤406相对于连接到块CAP0的行R1到R3做出确定时，但类似地，步骤408相对于连接到块CAP1的行R4到R6做出可比较的确定。在任何情况下，一旦通过步骤406和408比较了每行计数，剩余的步骤414和416便将确保循环索引按顺序通过所有期望的迭代，这在所图示的优选实施例的示例中是总共三次迭代(即，i＝0、1、2)，对应于每测量块CAP0或CAP1的行的总数。因此，对每个不同行进行比较，并且在无触摸与潜在触摸测量之间在测量电容中的足够差异将导致检测到沿行的触摸。
以上所述展示了检测整行中的任何按钮何时被触摸，其中此类检测是如步骤410中或步骤412中所指示的。在优选实施例中，那些步骤中的每一个可以进一步包含另外的比较，以便为在其中检测到触摸的行确定在所述行中的哪个或哪些按钮已被如此触摸。具体地说，如上所展示的，在给定阶段中，对应于按钮上的触摸的电容更改将根据跨所述按钮的电压来缩放。因此，步骤(例如，通过例如包含在控制器118中的软件或在其它情况下的可执行代码)可轻松地通过比较(例如，减法；阈值比较)来执行，以从计数中的具体更改确定无触摸与检测到的触摸情形之间的缩放的差异，所述缩放的差异对应于具体按钮。例如，假设将无触摸阶段和触摸阶段中等式1中的计数器差异确定为因数或.75；因此，所述值对应于按钮B1，如在公式1中，其电容通过.75的分压被缩放-因此，在此示例中，步骤410不但检测到行触摸，而且进一步检测到如此被触摸的按钮是按钮B1。鉴于本文档的教导和本领域中的技艺，类似的示例可以由本领域技术人员轻松确定，并且功能性可以轻松地被并入到由控制器118执行的软件中，以便为在跨按钮组202的列连接的电阻器分压器中的任何数量的电阻器评估沿行的此类触摸或多次触摸。然而，还认识到的是，在此方面，随着此类电阻器的数量增加，在某一点由于需求太多的处理资源来解决特定的按钮触碰而可以达到收益递减，因此在优选实施例中，此类电阻器的数量是六个或更少。
根据以上所述，各种优选实施例提供了一种***，所述***包含在按钮的组(例如，网格或滑块)中电容式按钮的群组(例如，行)之中的电容式感测。带有随附方面和/或优点的各种优选实施例已被描述。例如，并且如已示出的，按钮可以被连接为网格或阵列，在此情况下，对于若干个列NC，连接到那些列的TX引脚NTC的数量小于NC，因为电压(例如，电阻)分压器和所描述的方法可以被实现，使得沿电阻分压器并且在其末端节点之间的每个中间节点被连接到网格中的相应按钮列，其中中间节点的总数TIN等于NC-2。因此，在图2的示例中，NC＝5和TIN＝3，其中对于TIN＝3列中的每一列，不要求单独的TX引脚。作为结果，测量块要求更少的引脚和对应内部电路，或者换而言之，除了仅对于按钮组的TX功能所要求的那些引脚中的两个外，(一或多个)测量块上的所有数量的引脚可以被全部用于接收电容式信号。因此，与其中每列和每行要求相应的单独的电容测量块引脚的方案相比较，可以通过相同量的引脚来服务数量更大得多的按钮。作为另一示例，优选实施例能检测沿单个行或在同一按钮组中的不同行之中的多次触摸。因此，已示出优选实施例具有许多优点，并且已提供各种实施例。作为还有的另一益处，已描述各种修改，并且本领域技术人员可以考虑或辨别其它修改，诸如带有不同数量的行和列、两个偏置引脚之间的不同数量的中间节点、不同类型的电容式按钮等的网格。因此，尽管各种备选方案已根据所公开的实施例被提供，但本领域技术人员考虑了还有的其它备选方案，并且可以弄清仍有的其它备选方案。因此，鉴于前面所述，本领域技术人员应进一步领会，尽管已详细描述了一些实施例，但在不脱离如由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以对上面陈述的描述进行各种变更、修改或改变。

Claims (20)

1.一种电容式触摸感测装置，其包括：
电容式按钮的逻辑阵列，其具有一组行和一组列，其中所述一组列包含第一列、第二列和安置在所述第一列和所述第二列之间的一组中间列；
控制器，其包含：
耦合到所述第一列的第一发射引脚；以及
耦合到所述第二列的第二发射引脚，其中所述一组列除在所述第一列和所述第二列处之外不与任何发射引脚耦合；以及
耦合到所述第一发射引脚和所述第二发射引脚之间的电阻器分压器，其中所述电阻器分压器进一步耦合到所述一组列，其中所述控制器经配置以通过以下方式检测电容式触摸：
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加第一电压电位；
基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第一组电荷测量；
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加与所述第一电压电位相反的第二电压电位；
基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第二组电荷测量；以及
将所述第一组电荷测量与所述第二组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的行电容。
2.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置：
其中所述电阻器分压器包括串联连接的多个电阻器；并且
其中所述电阻器分压器中的每个电阻器具有相同的电阻值。
3.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置：
其中电容式按钮的所述逻辑阵列中的每一按钮具有相应的下极板；
其中所述第一发射引脚被耦合到所述第一列中的多个电容式按钮的每个下极板；
其中所述第二发射引脚被耦合到所述第二列中的多个电容式按钮的每个下极板；并且
其中中间列中的多个电容式按钮的每个下极板耦合在一起。
4.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器包含经配置以接收来自所述一组行中的每一行的相应接收信号的接收电路。
5.根据权利要求4所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器进一步经配置以基于来自所述一组行中的每一行的所述相应接收信号而确定所述第一组电荷测量和所述第二组电荷测量。
6.根据权利要求5所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以：
在无触摸阶段期间执行所述第一电压电位的施加、所述第一组电荷测量的确定、所述第二电压电位的施加和所述第二组电荷测量的确定，从而使得针对所述一组行中的每一行的所述行电容是第一行电容且与电容式按钮的所述逻辑阵列的无触摸相关联。
7.根据权利要求6所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器进一步经配置以在潜在触摸阶段期间：
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加所述第一电压电位；
基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第三组电荷测量；
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加所述第二电压电位；
基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第四组电荷测量；以及
将所述第三组电荷测量与所述第四组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的与所述潜在触摸阶段相关联的第二行电容。
8.根据权利要求7所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以响应于所述第一行电容和所述第二行电容的比较而确定是否触摸了电容式按钮的所述逻辑阵列中的按钮。
9.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置，其中每个电容式按钮包括：
第一电极；
第二电极；
在所述第一电极与所述第二电极之间的介电质；以及
与所述第一电极和所述第二电极的表面相邻的覆盖材料。
10.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置，并且进一步包括印刷电路板；
其中第一集成电路固定到所述印刷电路板并且包括所述逻辑阵列、所述控制器、所述第一发射引脚和所述第二发射引脚。
11.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置，其中所述第一发射引脚耦合到所述第一列的多个电容器中的底部电容器，及所述第二发射引脚耦合到所述第二列的多个电容器中的底部电容器，且其中所述一组中间列经配置以接收由所述电阻器分压器提供的相应的发射电压。
12.根据权利要求1所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以通过同时地测量与所述一组行中的第一子组相关联的电荷和测量与所述一组行中的第二子组相关联的电荷以确定所述第一组电荷测量。
13.一种操作电容式触摸感测装置的方法，
所述电容式触摸感测装置包括：
电容式按钮的逻辑阵列，其具有一组行和一组列，其中所述一组列包含第一列、第二列和安置在所述第一列和所述第二列之间的一组中间列；
耦合到所述第一列的第一发射引脚，所述第一发射引脚提供第一发射电压到所述第一列；
耦合到所述第二列的第二发射引脚，所述第二发射引脚提供第二发射电压到所述第二列，其中所述一组列除在所述第一列和所述第二列处之外不与任何发射引脚耦合；以及
耦合到所述第一发射引脚和所述第二发射引脚之间的电阻器分压器，其中所述电阻器分压器进一步耦合到所述一组列，其中所述方法包括：
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加第一电压电位；
基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第一组电荷测量；
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加与所述第一电压电位相反的第二电压电位；
基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第二组电荷测量；以及
将所述第一组电荷测量与所述第二组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的行电容。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在无触摸阶段期间执行所述第一电压电位的施加、所述第一组电荷测量的确定、所述第二电压电位的施加和所述第二组电荷测量的确定，从而使得所述行电容是第一行电容且与电容式按钮的所述逻辑阵列的无触摸相关联。
15.根据权利要求14所述的方法，并且进一步包括在潜在触摸阶段期间：
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加所述第一电压电位；
基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第三组电荷测量；
跨越所述第一发射引脚和所述第二发射引脚施加所述第二电压电位；
基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第四组电荷测量；以及
将所述第三组电荷测量与所述第四组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的与所述潜在触摸阶段相关联的第二行电容。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
响应于所述第一行电容和所述第二行电容的比较而确定是否触摸了电容式按钮的所述逻辑阵列中的按钮。
17.一种电容式触摸感测装置，其包括：
电容器阵列，其经耦合以具有一组行和一组列，其中所述一组列包含第一列、第二列和安置在所述第一列和所述第二列之间的一组中间列；
控制器，其包含：
直接耦合到所述第一列的第一输出；以及
直接耦合到所述第二列的第二输出，以及
一组输入，其包含耦合到所述一组行中的每一行的相应输入；以及
耦合到所述第一输出和所述第二输出之间的电阻器分压器，所述电阻器分压器包含耦合到所述一组列中的每一列的至少一个电阻器，其中所述控制器经配置以通过以下方式检测电容式触摸：
跨越所述第一输出和所述第二输出施加第一电压电位；
使用所述一组输入基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第一组电荷测量；
跨越所述第一输出和所述第二输出施加与所述第一电压电位相反的第二电压电位；
使用所述一组输入基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第二组电荷测量；以及
将所述第一组电荷测量与所述第二组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的行电容。
18.根据权利要求17所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以：在无触摸阶段期间执行所述第一电压电位的施加、所述第一组电荷测量的确定、所述第二电压电位的施加和所述第二组电荷测量的确定，从而使得针对所述一组行中的每一行的所述行电容是第一行电容且与所述电容器阵列的无触摸相关联。
19.根据权利要求18所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以在潜在触摸阶段期间：
跨越所述第一输出和所述第二输出施加所述第一电压电位；
使用所述一组输入基于所述第一电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第三组电荷测量；
跨越所述第一输出和所述第二输出施加所述第二电压电位；
使用所述一组输入基于所述第二电压电位确定包含针对所述一组行中的每一行的电荷测量的第四组电荷测量；以及
将所述第三组电荷测量与所述第四组电荷测量相加以确定针对所述一组行中的每一行的与所述潜在触摸阶段相关联的第二行电容。
20.根据权利要求18所述的电容式触摸感测装置，其中所述控制器经配置以通过同时地测量与所述一组行中的第一子组相关联的电荷和测量与所述一组行中的第二子组相关联的电荷以确定所述第一组电荷测量。
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