專利名稱：利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于投射式電容觸摸屏及觸摸屏控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體的涉及一種利用空間差異性的時(shí)域降噪方法，用于精確消除噪聲對(duì)觸控系統(tǒng)的影響，提高電容屏抗干擾能力。
背景技術(shù)：
投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，由投射式電容屏(以下簡(jiǎn)稱“電容屏”)和觸摸屏控制器(以下簡(jiǎn)稱“觸控電路”)組成。電容屏是由基材和傳感器陣列構(gòu)成?；牟牧嫌胁Ａ?，PET等，包括不透明的基材。傳感器陣列是多條有特定形狀的感應(yīng)線有規(guī)則地排布形成的陣列，感應(yīng)線是使用銦錫合金(IT0)或碳或其他導(dǎo)電材料制作的。電氣連接上，傳感器陣列的感應(yīng)線與觸控電路的端口直接連接。觸控電路是由電路板，電子元器件構(gòu)成的。電路板可以是普通電路板(PCB)或柔性電路板(FPC)，用于連接電子元器件。電子元器件包含被動(dòng)元器件， 如阻容元件和功能器件，如專用觸控集成電路芯片。功能器件含有模擬電路處理器，用于驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線，或從傳感器陣列的感應(yīng)線上讀取信號(hào)。功能器件中還包含微處理器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用于實(shí)現(xiàn)特定計(jì)算過(guò)程(相關(guān)算法)，以確定得到傳感器陣列的工作狀態(tài)。觸控電路中還包含存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序(Firmware)，狀態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。觸控電路還包含時(shí)鐘發(fā)生器，產(chǎn)生高精度時(shí)鐘信號(hào)供觸控電路各功能模塊之間同步，以及與宿主機(jī)信息交互過(guò)程的時(shí)序控制，時(shí)鐘周期基本不隨溫度和電壓的變化而變化，。觸控電路與外部的連接，一邊是傳感器陣列的感應(yīng)線，另一邊是宿主(host)的電源線及其他通信信號(hào)。宿主指手機(jī)主板，電腦主板或其他應(yīng)用系統(tǒng)。投射式電容觸摸屏系統(tǒng)的基本工作原理是，觸控電路按照事先確定的時(shí)間和空間順序，一組一組地驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線，并從驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線讀取信號(hào)，然后進(jìn)行算法處理。在某特定時(shí)刻，這一組模擬電路處理器驅(qū)動(dòng)或讀取的感應(yīng)線或感應(yīng)線組，稱為“目標(biāo)感應(yīng)線”?？刂七@個(gè)時(shí)間空間順序的電路，稱為選擇控制電路。當(dāng)全部傳感器陣列里面的感應(yīng)線作為目標(biāo)感應(yīng)線被處理完成時(shí)，稱為完成一幀(Frame)。投射式電容觸摸屏系統(tǒng)的永遠(yuǎn)重復(fù)每幀的動(dòng)作，除非宿主機(jī)命令投射式電容觸摸屏系統(tǒng)停止動(dòng)作。在投射式電容觸摸屏系統(tǒng)中，主要存在兩種電子信號(hào)雜訊干擾影響，簡(jiǎn)稱噪聲。第一種是電磁干擾，英文是Electro Magnetic Interference,簡(jiǎn)稱EMI,這種噪聲干擾主要來(lái)自于周邊電子器件對(duì)于電容式觸摸屏的傳感器的干擾。第二種噪聲干擾是人手指接近或碰觸到電容式觸摸屏傳感器時(shí)帶來(lái)的。噪聲干擾嚴(yán)重影響著觸控系統(tǒng)的穩(wěn)定度及操控性能。因此，對(duì)于電容式觸摸屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，如何建立一個(gè)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中穩(wěn)定有效可靠的觸控系統(tǒng)，是一個(gè)挑戰(zhàn)。EMI噪聲，例如從液晶顯示屏耦合到觸控系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)噪聲，或源于手機(jī)射頻電子器件的噪聲，還有從應(yīng)用處理器饋入的噪聲等，這些雜訊顯著降低了投射式電容觸摸屏系統(tǒng)中和有效信號(hào)的效果，既信噪比。無(wú)論手指是否接近或碰觸到觸摸屏的傳感器，這些EMI雜訊都會(huì)耦合到傳感器信號(hào)通路當(dāng)中。噪聲大小與投射式電容觸摸屏系統(tǒng)中傳感器的電容值有關(guān)。圖I顯示了受到液晶顯示屏開(kāi)關(guān)噪聲影響的傳感器信號(hào)。圖I的橫軸是時(shí)鐘周期數(shù)，相當(dāng)于時(shí)間，縱軸表示21條感應(yīng)線的信號(hào)，圖I整體接近黑色，表示EMI干擾廣泛分布在時(shí)間和觸摸屏空間上。另外有一些雜訊干擾，例如電源噪聲，或器件特定的噪聲，他們帶有有特征的噪聲頻率，這些干擾也會(huì)被等比例地耦合到投射式電容觸摸屏系統(tǒng)的傳感器上，其比例關(guān)系是觸摸的手指電容(Cf)比觸控系統(tǒng)本征電容(Cs).圖2畫(huà)出了在這樣的干擾下，觸摸屏系統(tǒng)中感應(yīng)到的信號(hào)。圖2的橫軸是時(shí)鐘數(shù)，相當(dāng)于時(shí)間，縱軸表示了 2個(gè)感應(yīng)線的信號(hào)，由圖中可以明顯看到手指引入的外部雜訊的干擾。目前大部分投射式自電容(selfprojective capacitance,簡(jiǎn)稱 self-PROCAP)系統(tǒng)或投射式互電容(mutual projective capacitance,簡(jiǎn)稱mutual-PROCAP)系統(tǒng)中的采用了并列感應(yīng)(parallel sensing)方法。這樣的方法需要復(fù)雜的前端感應(yīng)電路和繁瑣的后續(xù)信號(hào)處理。在消耗處理能力，需要電路的復(fù)雜度，以及實(shí)現(xiàn)功能所消耗的功耗上面都需要改進(jìn)。
在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域里，美國(guó)馬克西姆綜合產(chǎn)品公司在中國(guó)及海外提交了專利申請(qǐng)《用于使用差分感測(cè)的電容式觸摸屏控制器的噪聲消除技術(shù)》，其中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110108199.6。該技術(shù)雖然使用到相鄰差分的概念，但由于其使用的模擬處理器數(shù)目的限制，及存在相鄰感應(yīng)線不能有效消除手指引入噪聲的限制等，其消除噪聲的效果需進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，應(yīng)用于投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，可以有效提高系統(tǒng)性能并降低功耗。本發(fā)明技術(shù)解決方案利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特點(diǎn)在于所述投射式電容觸摸屏系統(tǒng)包括投射式電容屏和觸摸屏控制器，所述投射式電容屏包括基材和附著在基材上排列的傳感器陣列，所述傳感器陣列是多條感應(yīng)線有規(guī)則地排布形成的陣列；所述觸摸屏控制器包括多個(gè)相同的模擬電路處理器、選擇控制器、數(shù)字處理器和存儲(chǔ)器；所述多個(gè)模擬處理器按使用目的分為兩類，一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取目標(biāo)感應(yīng)線，即目標(biāo)模擬處理器，另一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取參考感應(yīng)線，即參考模擬處理器；所述選擇控制電路包括目標(biāo)選擇控制電路部分和參考選擇控制電路部分，分別接通所述兩類模擬處理器；所述目標(biāo)感應(yīng)線是指在當(dāng)前時(shí)刻，根據(jù)預(yù)設(shè)的順序，或隨機(jī)的順序，或收到的數(shù)字處理器指示的順序由選擇控制電路從傳感器陣列多條感應(yīng)線中選出的感應(yīng)線；所述參考感應(yīng)線是指為了更精確地計(jì)算電容屏上手指的動(dòng)作，排除環(huán)境噪聲干擾影響，由選擇控制電路選取的感應(yīng)線，通過(guò)同時(shí)對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算，得到目標(biāo)感應(yīng)線的狀態(tài)，降低噪聲影響；所述數(shù)字處理器指示順序，可以是在數(shù)字處理器內(nèi)部根據(jù)所運(yùn)行程序產(chǎn)生的，或數(shù)字處理器接收到宿主機(jī)的指令轉(zhuǎn)達(dá)的。所述各種感應(yīng)線，每個(gè)感應(yīng)線間彼此獨(dú)立，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，獨(dú)立受到選擇控制器的控制；所述方法實(shí)現(xiàn)如下第一步，選擇目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線目標(biāo)選擇控制電路按預(yù)先設(shè)定的順序、或隨機(jī)數(shù)發(fā)生器給出的順序、或收到的數(shù)字處理器指示的順序，控制其內(nèi)的開(kāi)關(guān)陣列，將目標(biāo)模擬處理器動(dòng)態(tài)地連接到目標(biāo)感應(yīng)線.參考感應(yīng)線的選擇與目標(biāo)感應(yīng)線的選擇過(guò)程完全相同，即參考選擇控制電路按預(yù)先設(shè)定的順序、或隨機(jī)數(shù)發(fā)生器給出的順序、或收到的數(shù)字處理器指示的順序，控制其內(nèi)的開(kāi)關(guān)陣列，將參考模擬處理器動(dòng)態(tài)地連接到參考感應(yīng)線上；但并不是傳感器陣列的任何一條感應(yīng)線都可以被選擇為參考感應(yīng)線，隨著需要消除噪聲的噪聲源的不同，選取這些參考感應(yīng)線的選擇條件不同，其中最關(guān)鍵的是參考感應(yīng)線與目標(biāo)感應(yīng)線的最小空間距離或最大空間距離的限制條件不同。為消除EMI噪聲影響，需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以上的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線，在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定，例如當(dāng)系統(tǒng)的EMI噪聲源主要是顯示屏開(kāi)關(guān)噪聲的時(shí)候，盡量選擇感應(yīng)線陣列的中心部位的感應(yīng)線作為參考線；而為了消除手指觸碰電容屏?xí)r耦合進(jìn)入感應(yīng)系統(tǒng)的噪聲，則需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以下的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線，在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定，例如當(dāng)目標(biāo)傳感器位于靠近傳感器邊緣但距離傳感器邊緣有 2個(gè)感應(yīng)線距離以上時(shí)，選擇遠(yuǎn)離傳感器陣列邊緣的一側(cè)的感應(yīng)線作為參考線，因?yàn)榭拷鼈鞲衅鬟@列邊緣的感應(yīng)線，即觸摸屏邊緣的感應(yīng)線，容易受到導(dǎo)線或其他偶發(fā)因素干擾。選擇參考感應(yīng)線的過(guò)程是與選擇目標(biāo)感應(yīng)線是優(yōu)先級(jí)順序，即首先選定目標(biāo)感應(yīng)線然后根據(jù)目標(biāo)感應(yīng)線位置等條件選定參考感應(yīng)線，在同一時(shí)刻，目標(biāo)感應(yīng)線，不能成為其自身的參考感應(yīng)線；第二步，驅(qū)動(dòng)目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線，并讀回目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線的狀態(tài)信息，整個(gè)過(guò)程對(duì)于目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線是相同的，且在驅(qū)動(dòng)讀取過(guò)程中的任意時(shí)刻，模擬控制器對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線的電信號(hào)處理動(dòng)作相同。模擬處理器首先使用分時(shí)可調(diào)電壓的恒壓源以及分時(shí)可調(diào)電流的恒流源驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線，同時(shí)模擬處理器從感應(yīng)線上讀取該感應(yīng)線的信號(hào)，將目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線上的模擬電壓信號(hào)數(shù)字化，得到當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)；然后，數(shù)字處理器從目標(biāo)模擬處理器和參考模擬處理器中及時(shí)讀取當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)存放到感應(yīng)線對(duì)應(yīng)的位置的存儲(chǔ)器中；第三步，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)當(dāng)前的目標(biāo)感應(yīng)線的狀態(tài)、參考感應(yīng)線的狀態(tài)、目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)和目標(biāo)感應(yīng)線的校準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)，并且記錄手指活動(dòng)偏差量，更新歷史狀態(tài)；通過(guò)對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的信號(hào)之間的差值，以及值本身的變化，判斷目標(biāo)感應(yīng)線上有無(wú)手指觸碰；所述目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)是指上一次相同感應(yīng)線作為目標(biāo)感應(yīng)線時(shí)，讀取到并存儲(chǔ)在該目標(biāo)感應(yīng)線的預(yù)設(shè)的在存儲(chǔ)器空間中的資訊存儲(chǔ)位置的感應(yīng)線狀態(tài)值；所述目標(biāo)感應(yīng)線校準(zhǔn)狀態(tài)是傳感器陣列中感應(yīng)線校準(zhǔn)，即無(wú)感應(yīng)狀態(tài)時(shí)得到的感應(yīng)線狀態(tài)值；第四步、按照預(yù)定感應(yīng)線選取方法，選取傳感器陣列中的下一個(gè)目標(biāo)感應(yīng)線及其參考感應(yīng)線，步驟與第一步完全相同，然后進(jìn)行第二步至第三步的過(guò)程，并重復(fù)直至傳感器陣列感應(yīng)線的每一條感應(yīng)線都作為目標(biāo)感應(yīng)線完成上述第三部，本發(fā)明中稱之為完成一幀(Frame)；第五步、每完成一幀處理后，數(shù)字處理器根據(jù)存儲(chǔ)器中現(xiàn)有傳感器陣列的全部數(shù)據(jù)，判斷手指觸控情況；且數(shù)字處理器與宿主機(jī)通訊，向宿主機(jī)報(bào)告手指坐標(biāo)、軌跡和手勢(shì)；然后根據(jù)當(dāng)前狀況確定下一幀的處理方法。所述判斷手指情況，包括數(shù)字處理器計(jì)算出的有一個(gè)或多個(gè)手指觸摸的位置，稱為觸摸點(diǎn)位置；數(shù)字處理器刪除由于特殊噪聲狀況引發(fā)的空間上的誤報(bào)的觸摸點(diǎn)，例如空間分布且強(qiáng)度分布不合理的觸摸點(diǎn)；數(shù)字處理器根據(jù)本幀及歷史若干幀的結(jié)果，綜合判斷，刪除時(shí)間分布上不合理的觸摸點(diǎn)；數(shù)字處理器據(jù)本幀及歷史若干幀的結(jié)果，綜合判斷手指觸摸軌跡。所述確定下一幀處理方法，包括正常返回第一步，或系統(tǒng)休眠，或系統(tǒng)提速運(yùn)行，或系統(tǒng)降速運(yùn)行，或其他特殊的預(yù)設(shè)過(guò)程。執(zhí)行特殊的預(yù)設(shè)過(guò)程是指數(shù)字處理器根據(jù)本幀的觸摸點(diǎn)分布與預(yù)設(shè)的觸摸點(diǎn)分布相似度高于預(yù)設(shè)閾值，即觸摸屏控制器能對(duì)比現(xiàn)有觸摸點(diǎn)狀況進(jìn)行判斷，并依據(jù)預(yù)設(shè)觸控方式，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行預(yù)設(shè)功能；特殊預(yù)設(shè)功能可以包括校準(zhǔn)觸摸屏基準(zhǔn)值等，可能提前預(yù)設(shè)。所述每個(gè)感應(yīng)線電氣結(jié)構(gòu)，工作原理，工作流程都相同。所述每條感應(yīng)線或感應(yīng)線組之間彼此獨(dú)立，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，獨(dú)立受到選擇控制器的控制。
在任意時(shí)刻，除所述目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線以外的其他感應(yīng)線是非運(yùn)算感應(yīng)線，即這些感應(yīng)線狀態(tài)不會(huì)被用于對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線所進(jìn)行的運(yùn)算或判斷。在任意時(shí)刻，所述目標(biāo)感應(yīng)線與參考感應(yīng)線是不同的感應(yīng)線；但當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)感應(yīng)線本身在另一個(gè)時(shí)間或空間可以用作參考感應(yīng)線，參考感應(yīng)線本身也可以在另一個(gè)時(shí)間或空間作為目標(biāo)感應(yīng)線使用。所述參考感應(yīng)線的最少數(shù)目與觸摸屏系統(tǒng)分辨處理的手指數(shù)有關(guān)，處理的手指數(shù)目越多，所需參考感應(yīng)線的數(shù)目越多。所述模擬處理器的數(shù)目大于或等于2，且模擬電路處理器的結(jié)構(gòu)是完全相同。所述第四步中計(jì)算判斷出當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)，并且記錄手指活動(dòng)偏差量的方法采用多個(gè)加權(quán)減法，及這些加權(quán)減法結(jié)果比較，然后選擇存儲(chǔ)某個(gè)結(jié)果的有效信息作為手指活動(dòng)的偏差量存儲(chǔ)在指定空間位置。所述第五步中，其他預(yù)置過(guò)程是數(shù)字處理器根據(jù)本幀的觸摸點(diǎn)分布與預(yù)設(shè)的觸摸點(diǎn)分布相似度高于預(yù)設(shè)閾值，執(zhí)行預(yù)設(shè)過(guò)程，即觸摸屏控制器能對(duì)比現(xiàn)有觸摸點(diǎn)狀況，判斷并依據(jù)預(yù)設(shè)觸控方式，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行預(yù)設(shè)功能；所述預(yù)設(shè)功能包括校準(zhǔn)觸摸屏基準(zhǔn)值。所述第一步，第三步，第四步和第五步可以被固化到專用集成電路(ASIC)，或者作為應(yīng)用系統(tǒng)DSP/MCU的固件(Firmware)，或者以軟件驅(qū)動(dòng)(Driver)的方式實(shí)現(xiàn)于既有宿主系統(tǒng)中。所述第二步中，模擬處理器使用分時(shí)可調(diào)電壓的恒壓源以及分時(shí)可調(diào)電流的恒流源驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于( I)本發(fā)明由硬件和算法共同實(shí)現(xiàn)，依靠觸控電路的新結(jié)構(gòu)和新算法，配合電容屏的簡(jiǎn)單傳感器陣列結(jié)構(gòu)，消除投射式電容觸摸屏系統(tǒng)受到的噪聲影響，有效地提高了觸摸屏系統(tǒng)性能并降低功耗。(2)本發(fā)明與其他投射式自電容系統(tǒng)或投射式互電容系統(tǒng)的并列感應(yīng)方法相比，提供了同等或更好的信號(hào)質(zhì)量，且所需要耗費(fèi)的功耗較低，因?yàn)椴恍枰褂脧?fù)雜的前端感應(yīng)處理電路。同時(shí)，與使用順序感應(yīng)的電容式觸控系統(tǒng)相比，即使這些順序感應(yīng)系統(tǒng)使用了復(fù)雜的信號(hào)處理電路，本發(fā)明還是能提供更高的在復(fù)雜工作環(huán)境下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。(3)本發(fā)明在提供更好的信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，保持了簡(jiǎn)單便捷的后續(xù)信號(hào)處理流程。(4)與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)，美國(guó)馬克西姆綜合產(chǎn)品公司在中國(guó)及海外提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01110108199. 6《用于使用差分感測(cè)的電容式觸摸屏控制器的噪聲消除技術(shù)》的文件相比，本發(fā)明由于使用了多個(gè)模擬處理器及利用空間區(qū)隔的特性，可以真正消除同時(shí)刻的噪聲影響；而且有針對(duì)性地對(duì)EMI及手指引入噪聲進(jìn)行降噪，降噪更精確，更徹底；本發(fā)明利用了幀之間的判別技術(shù)，進(jìn)一步消除其他不特定因素造成的手指觸碰誤判。(5)利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法中使用的數(shù)字處理算法或計(jì)算方算法，可以被固化到集成電路(ASIC)，或者作為應(yīng)用系統(tǒng)DSP/MCU的固件(Firmware),或者以軟件驅(qū)動(dòng)(Driver)的方式實(shí)現(xiàn)于既有宿主系統(tǒng)中?？傊?，在投射式電容觸摸屏系統(tǒng)中利用本發(fā)明的空間差異性的投射式電容觸摸屏 系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，提供了高質(zhì)量信號(hào)，保持了簡(jiǎn)單處理電路的特點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了低功耗高 性能解決方案。


圖I為受到液晶顯示屏開(kāi)關(guān)噪聲干擾的觸摸屏感應(yīng)信號(hào)；圖2為受到噪聲干擾的傳感器信號(hào)；圖3為本發(fā)明的硬件電路框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的具體實(shí)施的感應(yīng)線驅(qū)動(dòng)讀取判斷流程圖；圖5為圖I信號(hào)經(jīng)本發(fā)明方法降噪處理后的結(jié)果；圖6為圖2信號(hào)經(jīng)本發(fā)明方法降噪處理后的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法利用了投射式電容觸摸屏系統(tǒng)的如下特性(I)無(wú)論手指是否接近或接觸到觸摸屏系統(tǒng)的傳感器部分，EMI噪聲都會(huì)耦合到所有的傳感器。(2)由于手指觸碰同時(shí)引入的特征噪聲，其噪聲作用范圍在手指觸碰的感應(yīng)線附近。(3)投射式電容觸摸屏系統(tǒng)在正常操作情況下，手指不可能接觸到全部傳感器的感應(yīng)線。(4)如果使用手掌或其它設(shè)備，強(qiáng)行碰觸所有感應(yīng)線，那么這個(gè)狀態(tài)不屬于觸摸屏正常操控狀態(tài)，并且這個(gè)操作模式可以簡(jiǎn)單地被偵測(cè)出來(lái)(5)觸摸屏控制器處理感應(yīng)線的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人或其他機(jī)械測(cè)試設(shè)備碰觸觸摸屏或改變觸摸狀態(tài)的速度。本發(fā)明采用的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，由投射式電容屏(以下簡(jiǎn)稱“電容屏”)和觸摸屏控制器(以下簡(jiǎn)稱“觸控電路”)組成。電容屏是由基材和傳感器陣列構(gòu)成，觸控電路是由電路板，電子元器件構(gòu)成。電氣連接上，傳感器陣列的感應(yīng)線與觸控電路的端口直接連接。如圖3所示，本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)如下第一步、設(shè)計(jì)制造電容屏中的傳感器陣列。電容屏是由基材和傳感器陣列構(gòu)成?；牟牧嫌胁ＡВ琍ET等，包括不透明的基材。傳感器陣列是多條有特定形狀的感應(yīng)線有規(guī)則地排布形成的陣列，感應(yīng)線是使用銦錫合金(IT0)或碳或其他導(dǎo)電材料制作的。在感應(yīng)線的端頭，有導(dǎo)電連接線在電容屏基材上將感應(yīng)線連接延伸至的電容屏的物體邊界處，以便電容屏與觸摸控制電路相連。傳感器及感應(yīng)線，通常通過(guò)鍍膜刻蝕或印刷的方式，附著在基材上。電氣連接上，傳感器陣列的感應(yīng)線與觸控電路的端口直接連接；生產(chǎn)方法上，一般采用熱壓合的方法，把電容屏和觸控電路的軟性電路板連接在一起。本發(fā)明的特征是要求電容屏的每條感應(yīng)線或感應(yīng)線組彼此獨(dú)立，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，可以獨(dú)立受到觸控電路的控制。第二步、設(shè)計(jì)制造電容屏中的觸控電路。 觸控電路的組件之一是電路板，包括普通電路板(PCB)或柔性電路板(FPC)，用于電子元器件之間的電氣和物理連接，以及如前面第一步所述的觸控電路與電容屏之間的電氣和物理連接。除電路板之外，觸控電路還包含電子元器件。電子元器件的種類包括連接器、被動(dòng)元件和功能器件。連接器是用于物理和或電氣上把觸控電路與外部連接起來(lái)；被動(dòng)元件主要是電阻、電容和磁珠等；功能器件是完成觸控電路功能的主要器件，例如專用觸控集成電路芯片或保護(hù)電路不受靜電損傷的ESD防護(hù)器件等。觸控電路與外部的連接，一邊是傳感器陣列的感應(yīng)線，另一邊是宿主(host)的電源線及其他通信信號(hào)。宿主指手機(jī)主板，電腦主板，或其他應(yīng)用系統(tǒng)。觸控電路中的功能器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電容屏的傳感器的驅(qū)動(dòng)控制，以及對(duì)從傳感器讀回的信號(hào)進(jìn)行分析處理。功能器件重要的功能模塊有四個(gè)(2. I)模擬電路處理器，用于驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線，或從感應(yīng)線上讀取信號(hào)。模擬電路處理器的重要組成部分包括分時(shí)可調(diào)電流恒流充電電路及分時(shí)可調(diào)電壓恒壓充電電路組合形成的充電電路，以及用于讀取感應(yīng)線狀態(tài)的信號(hào)轉(zhuǎn)換多位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。本發(fā)明中模擬電路處理器的數(shù)目，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳感器陣列中的感應(yīng)線的數(shù)目，例如實(shí)際使用時(shí)可選擇使用3個(gè)模擬處理器，對(duì)應(yīng)處理由32條感應(yīng)線所構(gòu)成的傳感器陣列。對(duì)于每條感應(yīng)線的驅(qū)動(dòng)或讀取，是靠多路選擇控制電路實(shí)現(xiàn)模擬處理器與傳感器互連，進(jìn)而完成的。有時(shí)多路選擇控制電路將電容屏中的感應(yīng)線分成若干組，每組內(nèi)部的感應(yīng)線在任何時(shí)刻工作狀態(tài)都相同，本發(fā)明把這樣的一組的感應(yīng)線稱為感應(yīng)線組。本發(fā)明中設(shè)置多個(gè)模擬處理器，即模擬處理器的數(shù)目大于或等于2。多個(gè)模擬處理器被分為兩類，一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取目標(biāo)感應(yīng)線，另一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取參考感應(yīng)線。(2. 2)多路選擇控制電路(MUX，以下簡(jiǎn)稱“選擇控制電路”)，它按預(yù)先設(shè)定的順序、或隨機(jī)數(shù)發(fā)生器給出的順序、或收到的數(shù)字處理器的指示的順序，控制開(kāi)關(guān)陣列，將模擬處理器動(dòng)態(tài)地連接到電容屏的目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線。選擇控制電路的內(nèi)部，包括開(kāi)關(guān)陣列用于模擬處理器與感應(yīng)線或感應(yīng)線組的電氣連接；包括I個(gè)或多個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，其隨機(jī)數(shù)的值的范圍與感應(yīng)線數(shù)目或感應(yīng)線數(shù)目組相同；包括內(nèi)部時(shí)鐘或從外部接收時(shí)鐘信號(hào)的接口電路；包括與微處理器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的數(shù)字接口電路，接收或告知目前處理的感應(yīng)線或感應(yīng)線組編碼。(2. 3)數(shù)字處理器包括微處理器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算過(guò)程(算法)，以確定得到傳感器陣列的工作狀態(tài)；同時(shí)也可用于對(duì)選擇控制電路給出處理感應(yīng)線的指示，這個(gè)指示可以是按照預(yù)先編寫在程序當(dāng)中的固定順序，或者根據(jù)使用軟件產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)而遞交給選擇控制電路的。算法通過(guò)對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的信號(hào)之間的差值，以及值本身的變化，判斷電容屏上有無(wú)手指觸碰；有多少手指同時(shí)碰觸；觸碰點(diǎn)在哪里；分析計(jì)算出多手指的軌跡，即本次感應(yīng)線動(dòng)作與上次感應(yīng)線動(dòng)作之間的關(guān)系。數(shù)字處理器硬件連接包括宿主機(jī)接口，包括但不限于I2C，SPI, PS2，USB標(biāo)準(zhǔn)接口 ；選擇控制電路接口，用于指示或接收當(dāng)前感應(yīng)線編碼；模擬處理器接口，用于讀取感應(yīng)線的狀態(tài)指；時(shí)鐘及復(fù)位信號(hào)接口。(2. 4)存儲(chǔ)器，包括但不限于靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(NVM)。這些存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序(Firmware)，狀態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。這些硬件系統(tǒng)在加載外部供電后，自動(dòng)進(jìn)入下面第三步。第三步、選定目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線。本發(fā)明中，首先選擇目標(biāo)感應(yīng)線，然后決定參考感應(yīng)線。選擇目標(biāo)感應(yīng)線的目的是觀測(cè)該目標(biāo)感應(yīng)線是否受到手指碰觸的影響 ；選擇參考感應(yīng)線的目的是利用參考感應(yīng)線抵消噪聲對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線的影響；目標(biāo)感應(yīng)線與參考感應(yīng)線都是電容屏上的既有感應(yīng)線；目標(biāo)感應(yīng)線與參考感應(yīng)線在任何時(shí)刻都是不同的感應(yīng)線。電容屏系統(tǒng)被加載供電后，自動(dòng)進(jìn)入這個(gè)步驟。(3. I)選擇目標(biāo)感應(yīng)線。目標(biāo)感應(yīng)線是指在當(dāng)前時(shí)刻，根據(jù)預(yù)設(shè)的順序，或隨機(jī)的順序，或數(shù)字處理器指示的順序，由選擇控制電路選中的電容屏感應(yīng)陣列中的一條感應(yīng)線或感應(yīng)線組。觸摸屏系統(tǒng)希望判別在這個(gè)目標(biāo)感應(yīng)線上，是否有手指動(dòng)作發(fā)生，或者如果判斷有手指動(dòng)作發(fā)生，則同時(shí)記錄與無(wú)手指動(dòng)作時(shí)的同一感應(yīng)線或感應(yīng)線組相比的狀態(tài)的偏移量。如果把傳感器陣列里面的感應(yīng)線或感應(yīng)線組用非負(fù)整數(shù)編號(hào)為0，1，2，. . .，n，預(yù)設(shè)的順序可以是順序遞增0，1,2.. n，第一次選擇0 ;或者順序遞減n，n-l，. . . 0 ;或者奇數(shù)偶數(shù)I, 3, 5…2k+l,0, 2,4,. . 2m,第一次選擇I ;或者內(nèi)外交替n,0,n_l, l,n_2,2...，第一次選擇n。選擇目標(biāo)感應(yīng)線具體電氣動(dòng)作是控制電路通過(guò)電子開(kāi)關(guān)將模擬處理器連接到目標(biāo)感應(yīng)線。目標(biāo)感應(yīng)線可以是一條感應(yīng)線或一組感應(yīng)線，這時(shí)所需的模擬處理器可能是一個(gè)或者多個(gè)。隨著時(shí)間的推移，后續(xù)步驟中將會(huì)選擇第二次，第三次，…，第n次，至此所有掃描線全部被設(shè)定為目標(biāo)感應(yīng)線各I次，也稱為完成一巾貞(Frame)。(3. 2)選擇參考感應(yīng)線。在觸控電路選擇了目標(biāo)感應(yīng)線后，接下來(lái)為目標(biāo)感應(yīng)線選擇參考感應(yīng)線。參考感應(yīng)線是指為了更精確地計(jì)算電容屏上手指的動(dòng)作，排除環(huán)境噪聲干擾影響，而選取的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線，這些感應(yīng)線是觸摸屏上既有的感應(yīng)線，參考感應(yīng)線的狀態(tài)用于目標(biāo)感應(yīng)線的狀態(tài)計(jì)算。本發(fā)明使用的參考感應(yīng)線的數(shù)目，隨著電容屏系統(tǒng)需要偵測(cè)處理的手指數(shù)目不同而不同，電容屏系統(tǒng)需要偵測(cè)處理的手指數(shù)越多，需要的參考感應(yīng)線的數(shù)目越多。例如偵測(cè)2手指的電容屏系統(tǒng)，需要的參考感應(yīng)線數(shù)目，少于偵測(cè)5手指的電容屏系統(tǒng)中所需的參考感應(yīng)線數(shù)目。選擇參考感應(yīng)線的方法可以是隨機(jī)的或者按照事先設(shè)定順序。參考感應(yīng)線可以是隨機(jī)的，但并不是傳感器陣列的任何一條感應(yīng)線都可以被選擇為參考感應(yīng)線。隨著需要消除噪聲的噪聲源的不同，選取這些參考感應(yīng)線的選擇條件不同，也就是參考感應(yīng)線與目標(biāo)感應(yīng)線的最小空間距離或最大空間距離的限制條件不同。為消除EMI噪聲影響，需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以上的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線，在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定；為了消除手指觸碰電容屏?xí)r耦合進(jìn)入感應(yīng)系統(tǒng)的噪聲，則需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以下的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線；在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定，例如盡量選擇靠近觸摸屏中心部的感應(yīng)線作為消除EMI噪聲的參考感應(yīng)線。注意到選擇參考感應(yīng)線的過(guò)程與選擇目標(biāo)感應(yīng)線是有優(yōu)先級(jí)順序的，即首先選擇目標(biāo)感應(yīng)線，然后根據(jù)目標(biāo)感應(yīng)線選擇參考感應(yīng)線。在任意時(shí)刻，目標(biāo)感應(yīng)線，不能成為其自身的參考感應(yīng)線。與目標(biāo)感應(yīng)線相同，選擇參考感應(yīng)線的具體電氣動(dòng)作是控制電路通過(guò)電子開(kāi)關(guān)將模擬處理器連接到參考感應(yīng)線，這個(gè)電子開(kāi)關(guān)切換連接過(guò)程，與下述第四步觸摸屏控制器驅(qū)動(dòng)讀取感應(yīng)線的過(guò)程相比及其短暫，幾乎不耗費(fèi)時(shí)間。第四步，按照預(yù)定的驅(qū)動(dòng)讀取流程，取得目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線的狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程主要分3個(gè)部分。整個(gè)過(guò)程對(duì)于目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線是相同的。(4. I)驅(qū)動(dòng)過(guò)程(Driving)。驅(qū)動(dòng)過(guò)程是模擬處理器對(duì)于感應(yīng)線的充放電過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可能需要數(shù)個(gè)時(shí)鐘周期完成。時(shí)鐘可以是在電容屏系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，也可以來(lái)自宿主機(jī)(host)。充放電組合使用了分時(shí)可調(diào)電流的恒流源，以及分時(shí)可調(diào)電壓的恒壓源。(4. 2)感應(yīng)過(guò)程(Sensing)。模擬處理器中的多位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將感應(yīng)線上的模擬電壓信號(hào)數(shù)字化，再經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)過(guò)程等，變換為數(shù)字量。模擬處理器中只包含少量的存儲(chǔ) 空間，不作為長(zhǎng)時(shí)間存放多個(gè)感應(yīng)線狀態(tài)之用，這樣可以節(jié)省功耗并且節(jié)省成本。(4. 3)數(shù)據(jù)讀取過(guò)程(Reading)。依據(jù)算法要求，數(shù)字處理器(包括MCU或DSP)從模擬處理器中及時(shí)讀取當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)存放到該當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)空間中，用于下面第五步處理。注意到讀取過(guò)程涉及多個(gè)模擬處理器，而每個(gè)模擬處理器中存儲(chǔ)感應(yīng)線狀態(tài)的存儲(chǔ)空間有限，所以數(shù)據(jù)的讀取搬運(yùn)過(guò)程需要在模擬處理器內(nèi)部存儲(chǔ)單元被刷新之前及時(shí)完成。數(shù)據(jù)的讀取轉(zhuǎn)移過(guò)程，可以使用數(shù)字處理器的正常的存儲(chǔ)器讀寫方法，也可以使用直接存儲(chǔ)器讀寫方法(DMA)。第五步，數(shù)字處理器根據(jù)從當(dāng)前的目標(biāo)感應(yīng)線的狀態(tài)，參考感應(yīng)線的狀態(tài)，目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)，目標(biāo)感應(yīng)線的校準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算判斷出當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)，并且記錄手指活動(dòng)偏差量，更新歷史狀態(tài)。在本步驟當(dāng)中關(guān)鍵內(nèi)容包括(5. I)目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)，指上一次相同感應(yīng)線作為目標(biāo)感應(yīng)線時(shí)，讀取到并存儲(chǔ)在該當(dāng)位置的感應(yīng)線狀態(tài)值。(5. 2)目標(biāo)感應(yīng)線校準(zhǔn)狀態(tài)，是電容屏校準(zhǔn)得到的參數(shù)，具體參見(jiàn)第八步的(8. I)中的描述。(5. 3)當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)及手指活動(dòng)偏差量，主要計(jì)算方法是多個(gè)加權(quán)減法，及這些加權(quán)減法結(jié)果比較，然后是選擇存儲(chǔ)某個(gè)結(jié)果的有效信息作為手指活動(dòng)的偏差量存儲(chǔ)在指定空間位置。注意為降低運(yùn)算復(fù)雜度并減少存儲(chǔ)空間，偏差量抽取了加權(quán)減法的有效息。以2手指投射式電容觸摸屏系統(tǒng)為例，觸控電路向宿主機(jī)報(bào)告2個(gè)獨(dú)立的手指坐標(biāo)，系統(tǒng)受到EMI干擾的影響，并使用本專利消除該影響。在這個(gè)2手指的范例系統(tǒng)中，用T (t)表示工作傳感器t時(shí)刻的狀態(tài)，在應(yīng)用本專利的情況下，使用3個(gè)預(yù)先設(shè)定的空間隔開(kāi)的參考傳感器，其狀態(tài)用Dl (t)，D2 (t)，D3 (t)表示。(5. 3. I)為了確保空間差異性的時(shí)域降噪方法可以有效提供參考信號(hào)，空間區(qū)隔的參考傳感器間相對(duì)位置必須保持2個(gè)傳感器間隔或以上。(5. 3. 2)設(shè)在時(shí)間t時(shí)，標(biāo)號(hào)為n的工作傳感器接收的信號(hào)為SIGT (tn)，同時(shí)空間區(qū)隔的3個(gè)參考傳感器的信號(hào)分別為SIG D1 (tn)，SIG D2 (tn)，SIG D3 (tn)。那么可以用這些數(shù)據(jù)建立一組差分公式，基于采樣到的輸出信號(hào)，導(dǎo)出如下絕對(duì)差分值DI FFtdi (tn) =ABS (SIGt (tn)_SIG D1 (tn))；DI FFtd2 (tn) =ABS (SIGt (tn)_SIG D2 (tn))；DI FFtd3 (tn) =ABS (SIGt (tn)_SIG D3 (tn))；在本發(fā)明圖4中，因?yàn)槠妥痔?hào)原因，使用符號(hào)Sdtl ()，Sdt2 ()，Sdt3 ()，表示 DI FFtdi ()，DI FFtd2 ()，DI FFtd3 ();使用 ST ()代表 SIGt ()，使用 SDl ()，SD2 ()，SD3 ()代表 SIG D1 ( )，SIG D2 ( )，SIG D3 ()。對(duì)DIFF TD1 (tn)、DIFF TD2 (tn)及 DIFF TD3 (tn)做如下分析。下述分析表中，“FU_th”表示無(wú)手指信號(hào)的閾值；“FD_th”表示偵測(cè)到手指信號(hào)的域值，“Ref”是有效的參考信號(hào)；“Odt”是分析后的有效信號(hào)輸出值；01，02，03是前述DIFFtm OjDIFFtd2 OjDIFFtd3 O本身，或者取其有效位，或者其按照特定公式放大后的結(jié)果，其放大方法可以是線性放大或非線性放大。表頭，即表格的前2行表示了工作傳感器與空間區(qū)隔的參考傳感器之間的關(guān)聯(lián)。例如T&D1的標(biāo)記是工作傳感器T與參考傳感器Dl的關(guān)系，以下類推?！?br> 權(quán)利要求
1.利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述投射式電容觸摸屏系統(tǒng)包括投射式電容屏和觸摸屏控制器，所述投射式電容屏包括基材和附著在基材上由多條感應(yīng)線有規(guī)則地排布形成傳感器陣列；所述觸摸屏控制器包括多個(gè)相同的模擬電路處理器、選擇控制器、數(shù)字處理器和存儲(chǔ)器；所述多個(gè)模擬處理器用途分為兩類，一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取目標(biāo)感應(yīng)線，即目標(biāo)模擬處理器，另一類用于驅(qū)動(dòng)和讀取參考感應(yīng)線，即參考模擬處理器；所述選擇控制電路包括目標(biāo)感應(yīng)線選擇控制電路和參考感應(yīng)線選擇控制電路，分別接通所述每類的模擬處理器和所對(duì)應(yīng)的感應(yīng)線；所述目標(biāo)感應(yīng)線是指在當(dāng)前時(shí)亥IJ，由目標(biāo)選擇控制電路從傳感器陣列全部感應(yīng)線中選出的一條或一組感應(yīng)線或多個(gè)感應(yīng)線組；所述參考感應(yīng)線是指為了排除環(huán)境噪聲干擾影響，更精確地判斷計(jì)算電容屏上觸碰的動(dòng)作，由參考選擇控制電路選取的空間位置不同于目標(biāo)感應(yīng)線的一條感應(yīng)線或一組感應(yīng)線或多個(gè)感應(yīng)線組；所述每條感應(yīng)線或感應(yīng)線組之間彼此獨(dú)立，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，獨(dú)立受到選擇控制器的控制； 所述方法實(shí)現(xiàn)如下 第一步，選擇目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線 目標(biāo)選擇控制電路按預(yù)先設(shè)定的順序、或隨機(jī)數(shù)發(fā)生器給出的順序、或收到的數(shù)字處理器指示的順序，控制其內(nèi)的開(kāi)關(guān)陣列開(kāi)閉，將目標(biāo)模擬處理器動(dòng)態(tài)地連接到目標(biāo)感應(yīng)線. 參考感應(yīng)線的選擇與目標(biāo)感應(yīng)線的選擇過(guò)程相同，即參考選擇控制電路按預(yù)先設(shè)定的順序、或隨機(jī)數(shù)發(fā)生器給出的順序、或收到的數(shù)字處理器指示的順序，控制其內(nèi)的開(kāi)關(guān)陣列開(kāi)閉，將參考模擬處理器動(dòng)態(tài)地連接到參考感應(yīng)線上；并非傳感器陣列中的任何一條感應(yīng)線均可被選擇為參考感應(yīng)線，隨著需要消除噪聲的噪聲源的不同，選取這些參考感應(yīng)線的選擇條件不同，即參考感應(yīng)線與目標(biāo)感應(yīng)線的最小空間距離或最大空間距離的限制條件不同，所述限制條件是為消除EMI噪聲影響，需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以上的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線，在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定；為了消除手指觸碰電容屏?xí)r耦合進(jìn)入感應(yīng)系統(tǒng)的噪聲，則需要選擇距離目標(biāo)感應(yīng)線間隔2個(gè)感應(yīng)線距離以下的感應(yīng)線作為參考感應(yīng)線，在此前提下參考感應(yīng)線的選擇可進(jìn)一步參考當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線在感應(yīng)陣列中的相對(duì)位置而決定；選擇參考感應(yīng)線的過(guò)程是與選擇目標(biāo)感應(yīng)線是有優(yōu)先級(jí)順序的，即先選定目標(biāo)感應(yīng)線然后根據(jù)目標(biāo)感應(yīng)線位置等條件選定參考感應(yīng)線；在同一時(shí)刻，目標(biāo)感應(yīng)線，不能成為其自身的參考感應(yīng)線； 第二步，驅(qū)動(dòng)目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線，并讀回它們的狀態(tài)信息，整個(gè)過(guò)程對(duì)于目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線是相同的，且在驅(qū)動(dòng)讀取過(guò)程中的任意時(shí)刻，模擬控制器對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線的電信號(hào)處理動(dòng)作相同；模擬處理器首先驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線，同時(shí)模擬處理器從感應(yīng)線上讀取該感應(yīng)線的信號(hào)，將目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線上的模擬電壓信號(hào)數(shù)字化，得到當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)。然后，數(shù)字處理器從目標(biāo)模擬處理器和參考模擬處理器中及時(shí)讀取當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線及參考感應(yīng)線的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)存放到感應(yīng)線對(duì)應(yīng)的位置的存儲(chǔ)器中； 第三步，數(shù)字處理器根據(jù)當(dāng)前的目標(biāo)感應(yīng)線的狀態(tài)、參考感應(yīng)線的狀態(tài)、目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)和目標(biāo)感應(yīng)線的校準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)，并且記錄手指活動(dòng)偏差量，更新歷史狀態(tài)；所述目標(biāo)感應(yīng)線的歷史狀態(tài)是指上一次相同感應(yīng)線作為目標(biāo)感應(yīng)線時(shí)，讀取到并存儲(chǔ)在該目標(biāo)感應(yīng)線所對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)器空間位置的感應(yīng)線狀態(tài)值；所述目標(biāo)感應(yīng)線校準(zhǔn)狀態(tài)是傳感器陣列中感應(yīng)線基準(zhǔn)值，即無(wú)手指觸控屏幕時(shí)得到的該目標(biāo)感應(yīng)線狀態(tài)值； 第四步、按照預(yù)定感應(yīng)線選取方法，選取傳感器陣列中的下一個(gè)目標(biāo)感應(yīng)線及其參考感應(yīng)線，步驟與第一步完全相同；然后進(jìn)行上述第二步和第三步的過(guò)程，并且重復(fù)直至傳感器陣列感應(yīng)線的每一條感應(yīng)線都作為目標(biāo)感應(yīng)線完成上述第三步，稱之為完成一幀(Frame)； 第五步、每完成一幀處理后，數(shù)字處理器根據(jù)存儲(chǔ)器中現(xiàn)有傳感器陣列的全部數(shù)據(jù)，判斷手指觸控情況；且數(shù)字處理器與宿主機(jī)通訊，向宿主機(jī)報(bào)告手指坐標(biāo)、軌跡和手勢(shì)；然后根據(jù)當(dāng)前狀況確定下一幀的處理方法；所述判斷手指情況，包括計(jì)算出的有一個(gè)或多個(gè)手指觸摸的位置，稱為觸摸點(diǎn)位置；數(shù)字處理器刪除由于噪聲狀況引發(fā)的空間上的誤報(bào)的觸摸點(diǎn)；根據(jù)本幀及歷史若干幀的結(jié)果，綜合判斷，刪除時(shí)間分布上不合理的觸摸點(diǎn)；根據(jù)本幀及歷史若干幀的結(jié)果，綜合判斷手指觸摸軌跡；所述確定下一幀處理方法，包括正常返回第一步，或系統(tǒng)休眠，或系統(tǒng)提速運(yùn)行，或系統(tǒng)降速運(yùn)行，或其他預(yù)設(shè)過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述每個(gè)感應(yīng)線電氣結(jié)構(gòu)，工作原理，工作流程都相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述每條感應(yīng)線或感應(yīng)線組之間彼此獨(dú)立，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，獨(dú)立受到選擇控制器的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于在任意時(shí)刻，除所述目標(biāo)感應(yīng)線和參考感應(yīng)線以外的其他感應(yīng)線是非運(yùn)算感應(yīng)線，即這些感應(yīng)線狀態(tài)不會(huì)被用于對(duì)目標(biāo)感應(yīng)線所進(jìn)行的運(yùn)算或判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于在任意時(shí)刻，所述目標(biāo)感應(yīng)線與參考感應(yīng)線是不同的感應(yīng)線；但當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)感應(yīng)線本身在另一個(gè)時(shí)間或空間可以用作參考感應(yīng)線，參考感應(yīng)線本身也可以在另一個(gè)時(shí)間或空間作為目標(biāo)感應(yīng)線使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述參考感應(yīng)線的最少數(shù)目與觸摸屏系統(tǒng)分辨處理的手指數(shù)有關(guān)，處理的手指數(shù)目越多，所需參考感應(yīng)線的數(shù)目越多。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述模擬處理器的數(shù)目大于或等于2，且模擬電路處理器的結(jié)構(gòu)是完全相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述第四步中計(jì)算判斷出當(dāng)前目標(biāo)感應(yīng)線是否有手指活動(dòng)，并且記錄手指活動(dòng)偏差量的方法采用多個(gè)加權(quán)減法，及這些加權(quán)減法結(jié)果比較，然后選擇存儲(chǔ)某個(gè)結(jié)果的有效信息作為手指活動(dòng)的偏差量存儲(chǔ)在指定空間位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述第五步中，其他預(yù)置過(guò)程是數(shù)字處理器根據(jù)本幀的觸摸點(diǎn)分布與預(yù)設(shè)的觸摸點(diǎn)分布相似度高于預(yù)設(shè)閾值，執(zhí)行預(yù)設(shè)過(guò)程，即觸摸屏控制器能對(duì)比現(xiàn)有觸摸點(diǎn)狀況，判斷并依據(jù)預(yù)設(shè)觸控方式，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行預(yù)設(shè)功能；所述預(yù)設(shè)功能包括校準(zhǔn)觸摸屏基準(zhǔn)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述第一步，第三步，第四步和第五步可以被固化到專用集成電路(ASIC)，或者作為應(yīng)用系統(tǒng)DSP/MCU的固件(Firmware)，或者以軟件驅(qū)動(dòng)(Driver)的方式實(shí)現(xiàn)于既有宿主系統(tǒng)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，其特征在于所述第二步中，模擬處理器使用分時(shí)可調(diào)電壓的恒壓源以及分時(shí)可調(diào)電流的恒流源驅(qū)動(dòng)傳感器陣列的感應(yīng)線。
全文摘要
利用空間差異性的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)時(shí)域降噪方法，步驟為(1)在觸摸屏控制芯片內(nèi)部設(shè)立多個(gè)相同的模擬電路處理部件，及相關(guān)選擇控制器；(2)對(duì)于觸摸屏感應(yīng)線陣列中任意一個(gè)待處理的目標(biāo)觸摸屏感應(yīng)線組，按照空間分布要求選取其參考感應(yīng)線組；(3)使用相同的模擬處理器同時(shí)對(duì)目標(biāo)傳感器和參考傳感器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及讀取；(4)對(duì)于目標(biāo)傳感器及參考傳感器的信息進(jìn)行判別；(5)重復(fù)上述(2)至(4)的過(guò)程，直到觸摸屏的所有目標(biāo)感應(yīng)線的都得到處理，完成一幀；(6)根據(jù)一幀的感應(yīng)線狀態(tài)值分布計(jì)算判斷出手指觸碰點(diǎn)，并根據(jù)前幀信息消除時(shí)間或空間的誤報(bào)觸碰點(diǎn)；(7)根據(jù)當(dāng)前幀的狀態(tài)，返回步(2)或執(zhí)行其他操作。本發(fā)明可以有效提高系統(tǒng)性能并降低功耗。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102750060SQ20121018077
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者劉彥甫, 李狄納 申請(qǐng)人:天津昌立微電子技術(shù)有限公司