CN101080687B - 具有位置传感器的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子装置，其包括位置传感器(102；302；502)；耦合到位置传感器用于获取位置数据(112；312)的第一集成电路元件(106；306；506)；用于储存位置数据的存储器(114；314)；第二集成电路元件(108；308)；其中，第一集成电路元件包括用于将位置数据的获取信号传输到第二集成电路元件的手段(110；348)，第二集成电路元件包括用于响应信号传输而从存储器读取位置数据的手段(108；364；374)。

Description

具有位置传感器的电子装置

技术领域

本发明涉及位置检测领域，更具体地讲，本发明涉及一种电子装置，如计算机、移动电话、个人掌上电话系统(PHS)、个人数字助理(PDA)、移动通讯装置、导航系统、电子管理器或其它便携式电子装置。

背景技术

现有技术已有各种位置传感器技术，包括电阻式和电容式触摸屏以及电感式位置传感器。

EP0259894B1揭示了一种包括多个环绕线圈和一个位置指示器的感应式位置检测设备，环绕线圈用于发送和接收电磁信号，位置指示器具有一个调谐电路。位置检测由电磁耦合完成。类似的感应式位置装置可参见EP0307667B1；US6,485,306B1；US5,600,105；US6,667,740B2。

各种电容式输入笔(penentry)位置传感器可参见US5,488,204；US5,942,733；US6,380,929。

本发明的目的是提供一种改良的电子装置、其相应方法以及计算机程序，这种电子装置具有位置传感器、改良的用于耦合位置传感器的集成电路元件、以及改良的用于读取位置数据的集成电路元件。

发明内容

本发明提供了一种电子装置，其具有位置传感器以及与该位置传感器耦合(或联接，coupled)以便获得位置数据的第一集成电路元件。该电子装置还具有用于储存位置数据的存储器以及第二集成电路。第一集成电路包括用于将获取的位置数据信号传输到第二集成电路元件的手段，第二集成电路元件包括用于响应信号传输而从存储器读取位置数据的手段。

本发明特别适合应用于电池供电的便携式装置。特别地，本发明有利于减少第二集成电路的处理负荷，因为第二集成电路只在响应信号传输数据时才读取位置数据。因此，第二集成电路不需要不断地读取用于接收位置数据的存储器。因而，第二集成电路的能量消耗可以被减小，这延长了电池寿命。

在本发明的一具体实施方式中，位置传感器具有一触摸屏(touchscreen)或一触控板(touchpad)，如采用电阻式、电容式或电感式触摸屏或触控板。

在本发明的一具体实施方式中，位置传感器具有至少一个用来与输入笔电磁耦合的导体。该导体周期性地被输入能量，以便向该输入笔发送电磁信号。该输入笔返回被导体所接收的电磁信号，以便提供位置信号。

在本发明的一具体实施方式中，位置传感器被固定在显示屏后面，如电通讯装置、个人数字助理、导航系统或其它便携式电子装置的显示屏。

在本发明的一具体实施方式中，第一集成电路元件具有用于驱动位置传感器的模拟电路以及用于处理位置信号的逻辑电路，以便提供位置数据。

在本发明的一具体实施方式中，第一集成电路元件具有用于周期性地获取位置数据的控制手段以及用于为每个位置数据组提供标识符的生成器手段。标识符与位置数据组一样被写入预定的存储器区域。优选地，存储器被每次新获取的位置数据重写。标识符的值可以是计数器的值，其中该计数器随着每次获取扫描而被增加或减少，以便获得最新的位置数据。

在本发明的一具体实施方式中，第一集成电路元件向第二集成电路元件发送中断信号，以便获取新位置数据的信号。第二集成电路元件可以采用中断处理例程(handlingroutine)，以便于优先考虑中断处理，包括从其它应用程序接收的中断信号。

在本发明的一具体实施方式中，第二集成电路元件顺序地读取被指派给位置数据组标识符的第一预定存储器区域、被指派给位置数据组的第二存储器区域，然后再次读取第一存储器区域。如果从第一存储器区域读取的标识符是相同的，这意味着位置数据组是有效的。否则表明第一集成电路元件已经执行了将最新获取的位置数据存入存储器的写操作，而第二集成电路元件已经执行了读取操作。为了获取有效的位置数据，第二集成电路元件可以在失败的读取尝试之后，再次进行读取操作，以便从存储器读取有效的位置数据。

在本发明的一具体实施方式中，第一和第二集成电路元件通过数据总线的手段进行耦合，如SPI、IIC和/或UART总线。

附图说明

在下列本发明的优选具体实施方式中，将参照只作为示例的附图，进行更详细地描述。其中，

图1是电子装置第一具体实施方式的框图。

图2是图1中电子装置的优选操作模式的流程图。

图3是便携式电子装置的框图。

图4是图3中便携式电子装置的优选操作模式的流程图。

图5是图3中便携式电子装置的位置检测系统构造的一具体实施方式的示意图。

图中，各附图标记的含义为：

100电子装置

102位置传感器

104位置信号

106集成电路

108集成电路

110位置信号处理元件

112位置数据

114存储器

116存储器

118程序

120位置数据信号传输信息

122读取请求

300便携式电子装置

302位置传感器

304位置信号

306集成电路

308集成电路

310位置信号处理元件

312位置数据组

314存储器

316存储器

320中断信号

332模拟电路

334传输元件

336接收元件

338控制信号

340逻辑电路

342固件

344位置传感器控制元件

346生成器元件

348中断元件

350存储器区域

352存储器区域

354存储器区域

356存储器区域

358存储器区域

360存储器区域

362总线接口

364总线接口

366逻辑电路

368程序元件

370程序元件

372程序元件

374程序元件

376程序元件

378电池

380天线

502位置检测设备

503传感器单元

506集成电路

507开关单元

510坐标检测单元

524位置指示器

534传输控制单元

535传输电路

536接收电路

544控制单元

580传输线圈单元

582传感器线圈单元

具体实施方式

图1显示了一种具有位置传感器102的电子装置100，位置传感器102用于向集成电路A106提供位置信号104。集成电路A106被耦合到集成电路B108。集成电路A106具有用于处理位置信号104的位置信号处理元件110。位置信号处理元件110提供位置数据112作为它处理位置信号104的结果。位置数据112被写入存储器114。优选地，存储器114是集成电路108的一集成部分(integralpart)。

集成电路B108被耦合到存储器116。优选地，存储器116是集成电路B108的一集成部分。存储器116用作位置数据112的储存器(storage)。集成电路B108用于程序的执行，如应用程序或者需要位置数据112的操作系统。

在操作中，位置传感器102向集成电路A106提供位置信号104。位置信号104被位置信号处理元件110处理。所得到的位置数据112被写入存储器114。

进一步地，获得位置数据112之后，位置信号处理元件将位置数据信号传输信息120发送到集成电路B108。作为对位置数据信号传输信息120的响应，集成电路B108发送读取请求122，以便从存储器114读取位置数据112。作为对读取请求122的响应，位置数据112被从存储器114转移到集成电路B108的存储器116。位置数据112可以从存储器116被程序118读取，以便进一步处理。

需要指出的是，获取位置数据112后从位置信号处理元件110发送到集成电路B108的位置数据信号传输信息120，有利于减少集成电路B108的能量消耗，因为它减小了集成电路B108的数据处理负荷。这是由于只有在收到位置数据信号传输信息120之后，集成电路B108才会从存储器114读取位置数据112。这不再需要集成电路B108去不断地检查存储器114中新位置数据112的出现。

图2显示了相应的流程图。在步骤200中，集成电路A执行位置数据获取。在步骤202中，获取的位置数据被储存在存储器内。位置数据信号传输信息被连续地或并行地发送到集成电路B(步骤204)，以便传输最新的位置数据。

为响应位置数据信号传输信息，集成电路B启动读取操作，以便从存储器读取位置数据。集成电路B向集成电路A发送读取请求(步骤206)。相应地，集成电路B接收位置数据，也就是，位置数据从集成电路A的存储器被传输到集成电路B(步骤208)。接下来，集成电路B在接收到的位置数据的基础上可以为了各种目的(步骤210)执行各种数据处理操作。

图3显示了便携式电子装置的框图。图3与图1所示的具体实施方式中相应的部件采用相似的标号。

便携式电子装置300具有用于测知输入笔324位置的位置传感器302。输入笔324具有可以被使用者和笔尖328操作的侧开关326。位置传感器302位于便携式电子装置300的显示屏330后面。例如，显示屏330是液晶显示屏或有机发光二极管(OLED)显示屏。

位置传感器302通过电磁耦合感知输入笔324相对于显示屏330的位置。除了位置检测之外，位置传感器302接收来自输入笔324的电磁信号，该信号表明侧开关326的开关位置和/或是否笔尖328被下压。可选择地或另外地，位置传感器302可以接收来自输入笔324的电磁信号，该信号表明笔尖328抵压在显示屏330外表面的压力。

集成电路306具有包括传输元件334和接收元件336的模拟电路332。传输元件334和接收元件336用于产生控制信号338，以便控制从位置传感器302到输入笔324的电磁信号的传输以及位置传感器302对来自输入笔324的电磁信号的接收。所得到的携带位置信息的位置信号304由接收元件336接收，其向位置信号处理元件310提供采样的位置信号304。

位置信号处理元件310属于集成电路306的逻辑电路340。在优选的具体实施方式中，位置信号处理元件310是由固件342的一系列被逻辑电路340执行的指令提供。

此外，固件342具有位置传感器控制元件344，其是一系列固件指令，用于控制位置传感器302和模拟电路332的全部操作。进一步地，固件342具有生成器元件346，其是由位置信号处理元件310提供的用于为每个位置数据组产生标识符的一系列固件指令。中断元件348是用于在执行位置数据的新获取扫描时产生中断信号320的一系列固件指令。

进一步地，集成电路306具有存储器312。存储器312具有用于储存位置数据组的标识符的预定存储器区域350。存储器312具有预定存储器区域352、354、356、358和360。这些存储器区域352到360用于完整位置数据的储存。

一个完整位置数据组可以包括被感知的输入笔324的x-位置和y-位置、输入笔324的笔尖抵压在显示屏330上的压力数据指示、表明笔尖328是否抵压显示屏330的笔尖上/下数据位、以及表明输入笔324的侧开关326的位置的笔侧开关信息。

存储器区域352不断地被指派给x-位置，存储器区域354被指派给y-位置，存储器区域356被指派给压力数据，存储器区域358被指派给笔尖上/下数据位，以及存储器区域360被指派给笔侧开关信息。换句话说，存储器312具有一个存储分布区域，其中，位置数据组的每个元件以及位置数据组的标识符总是被储存在预定存储器区域。

集成电路306具有总线接口362，其用于将位置数据组312及其标识符发送到集成电路308。集成电路308具有总线接口364。例如，总线接口362和364通过数据总线的方式连接集成电路306和308，如SPI、IIC和/或UART数据总线。

集成电路308具有逻辑电路366，用于各种不同程序元件的执行。例如，逻辑电路366可以用于程序元件368的执行以便提供通讯功能，如移动电话功能，执行程序元件370以便提供电子管理器功能，执行程序元件372以便提供导航系统，执行程序元件374以便中断操作和/或执行程序元件376以便提供操作系统。

集成电路308具有存储器316，用于储存位置数据组312。

便携式电子装置300具有电池378，用于向便携式电子装置的各种不同元件(包括集成电路308)提供能量。

显示屏330被耦合到集成电路308，如用于显示程序元件376提供的图形用户界面，以便显示与程序元件368、370及372提供的一种或多种功能相关的各种信息和用户数据。

便携式电子装置300可以具有集成天线380用于通讯功能。同样地，天线380可以被要求提供导航功能，如用于接收GPS(全球定位系统)信号。在操作中，便携式电子装置300的使用者可以通过在显示屏330上定位输入笔324而输入数据。此外，使用者可以操作侧开关326和/或改变笔尖抵压在显示屏330表面的压力进行数据的输入。

模拟电路332被位置传感器控制元件344控制，用于向位置传感器302提供控制信号338以便获取位置信号304。位置信号304是模数转换的并且被提供到位置信号处理元件310，以便从数字位置信号304提取位置数据组312。

生成器元件346为新位置数据组312提供标识符。在优选的具体实施方式中，生成器元件346可以为扫描计数器，其计数由位置传感器控制元件344执行的位置数据组312的数据获取。随着在位置传感器控制元件344的控制下由位置传感器302执行的每次位置数据获取扫描，该扫描计数器根据执行情况而增加或减少。

位置信号处理元件310将位置数据组312和由生成器元件346提供的扫描数写入存储器314的存储分布区域。换句话说，扫描数被写入存储器区域350、x-位置数据被写入存储器区域352、y-位置数据被写入存储器区域354、压力数据被写入存储器区域356、笔尖上/下数据位被写入存储器区域358、以及笔侧开关被写入存储器区域360。

当扫描数和新位置数据组312被写入存储器314时，中断元件348被调用以便产生从集成电路306发送到集成电路308的中断信号320。

中断信号320被程序元件374接收。相应地，存储器314的存储分布区域的读取操作被集成电路308通过其总线接口364执行。例如，集成电路308从存储器区域350到存储器区域360按顺序读取存储分布区域。在这些读取操作之后，集成电路308执行另一个读取操作以便再次读取存储器区域350。如果初始读取操作与已经读取数据组312之后的读取操作的存储器区域350的内容是相同的，这表明数据组312是有效的。若情况相反，这表明位置信号处理元件310已经执行了新位置数据组的另一个写操作，同时，集成电路308已经尝试读取先前的位置数据组312。对于后一种情况，集成电路308再次尝试读取存储器314的存储分布区域的内容，以便读取连续的最新位置数据组312。

位置数据组312被储存在集成电路308的存储器316中以便被程序元件368、370和/或372访问。

程序元件374可以区分其接收的各种中断信号的优先顺序，例如，来自程序元件368、370和/或372的信号以及中断信号320。例如，如果使用者需要采用程序元件368提供的通讯功能拨打一个紧急电话呼叫，程序元件368产生的相应中断，该中断比中断信号320具有更高的优先权，从而中断信号320的处理被延迟。

图4显示了揭示图3中便携式电子装置的操作的相应图。如图4所示，由位置传感器302和集成电路306提供的位置检测电路的操作以及由集成电路308提供的主处理机的操作是独立的和非同步的。

被位置检测电路执行的进程400包括下列步骤：

在步骤402中，位置扫描被执行用于获取位置数据组。在步骤404中，扫描计数器被增加或减小。步骤402中执行的位置扫描获取的位置信号在步骤406中被处理并提供位置数据组。位置数据组和扫描计数器值被储存在存储器的分布储存区域(memorymappedstorageregion)(步骤408)。进一步地，一个中断信号在步骤410中被发送到主处理机以便信号传输存储器的分布储存区域中的最新位置数据的有效性。控制从步骤410返回到步骤402以便于连续位置数据获取的执行。

被主处理机执行的进程412包括下列步骤：

在步骤414中，主处理机接收来自位置检测电路(参照步骤410)的中断信号。相应地，主处理机读取来自存储器的分布储存区域(步骤416)的扫描计数器值。接下来，主处理机从存储器的分布储存区域(步骤418)读取位置数据组。在步骤420中，主处理机再次从存储器的分布储存区域读取扫描计数器值。

如果在步骤416和420中被读取的扫描计数器值是同样的，这意味着在步骤418中被读取的位置数据组是有效的(步骤422)并且该位置数据组被提供给应用程序以便进一步处理(步骤424)。如果情况相反，这意味着在步骤418执行的读取操作期间位置数据组处于被新位置数据组重写的进程中。因而，控制从步骤422返回到步骤416以便从存储器的分布储存区域执行有效位置数据的新的读取尝试。

图5显示了位置检测电路的一种示例性的构造，其被用于位置数据的获取。与图1和图3中的具体实施方式的部件相应的图5中的具体实施方式的部件被采用相似的标号。

优选具体实施方式的位置检测系统包括用于表明位置的位置指示器524以及用于检测位置指示器524的位置的位置检测设备502。位置指示器524包括至少一个线圈并且表明一个位置。例如，位置指示器524包括一个线圈以及一个连接到线圈的电容器，其中，电容器和线圈形成一个谐振电路。

位置检测设备502包括控制单元544、用于产生位置检测信号的传输控制单元534、传输电路535、用作传感器区域的传感器单元503、用于选择/开关传感器线圈的开关单元507、接收电路536以及坐标检测单元510。

传感器单元503，其在面板上延展，包括用于传输位置检测信号以便检测位置指示器524的位置的传输线圈单元580；以及用于接收表明位置指示器524的位置的位置指示信号的传感器线圈单元582。

传感器线圈单元582包括若干个沿X-方向排列的传感器线圈(X-方向传感器线圈)以及若干个沿与X-方向垂直的Y-方向排列的传感器线圈(Y-方向传感器线圈)。

控制单元544相应于信号传输单元、接收单元以及位置检测单元；传输控制单元534和传输电路535相应于信号传输单元；开关单元507和接收电路536相应于接收单元；坐标检测单元510相应于位置检测单元。

控制单元544控制位置检测设备502并且还控制传输控制单元534、开关单元507、接收电路536以及坐标检测单元510。

传输控制单元534在控制单元544的控制下产生位置检测信号用于检测被位置指示器524指示的位置。传输电路535放大来自传输控制单元534的位置检测信号并且将位置检测信号提供给传输线圈单元580，其被提供在传感器单元503中。因此，传输线圈单元580被驱动。传感器线圈被采用开关单元507和接收电路536扫描以便通过坐标检测单元510进行位置检测。

用于控制和驱动位置传感器502的操作的所需各种元件由混合的模/数应用程序特殊集成电路506提供，其分别与图1和图3所示的集成电路106和306具有相似的设计。为了简化说明，与位置数据的储存及主处理机的对接相关的集成电路506的元件在图5中没有显示。

Claims (17)

1.一种电子装置，其包括：

位置传感器；

耦合到所述位置传感器用于获取位置数据的第一集成电路元件；

用于储存位置数据的存储器；

第二集成电路元件；

其中，所述的第一集成电路元件包括：用于重复执行获取位置数据以提供位置数据组的控制装置、用于为每个位置数据组产生标识符的生成器、以及用于将获取的位置数据向所述的第二集成电路元件进行信号传输的装置；

所述的第二集成电路元件包括用于响应所述信号传输而从所述存储器读取位置数据的装置。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述的位置传感器包括触摸屏。

3.如权利要求1或2所述的电子装置，其中，所述的位置传感器是电感式传感器。

4.如权利要求1或2所述的电子装置，其中，所述的位置传感器具有至少一个用于与一输入笔进行电磁耦合的导体。

5.如权利要求1或2所述的电子装置，其中，所述的位置传感器被定位在一个显示屏的后面。

6.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述的第一集成电路元件包括用于驱动所述位置传感器和接收位置传感器信号的模拟电路、以及用于处理所述位置传感器信号以便提供位置数据的逻辑电路。

7.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述的生成器具有一个计数器，该计数器适于根据每次获取而改变其计数器值，该计数器值为位置数据组提供标识符。

8.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述的存储器具有用于储存所述标识符的第一存储器区域以及用于储存所述位置数据组的第二存储器区域。

9.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述的第一集成电路元件适于在连续获取新位置数据之后重写储存在所述存储器中的位置数据。

10.如权利要求9所述的电子装置，其中，所述的第一集成电路元件适于按照预定顺序、从位置数据组的标识符开始、将已获取的位置数据组的标识符以及位置数据组写入所述存储器。

11.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述信号传输的装置适于为所述第二集成电路元件产生第一中断信号。

12.如权利要求11所述的电子装置，其中，所述第二集成电路元件适于接收来自应用程序的第二中断信号，所述第二集成电路元件包括用于处理所述第一和第二中断信号的装置。

13.如权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一和第二集成电路元件通过数据总线耦合。

14.如权利要求13所述的电子装置，其中，所述的数据总线是SPI、IIC和/或UART总线。

15.如权利要求8所述的电子装置，其中，所述的第二集成电路元件具有用于以连续读取所述第一存储器区域、第二存储器区域以及再次读取所述第一存储器区域的方式读取所述存储器的装置，所述的第二集成电路元件还进一步包括判断初次读取的第一存储器区域的内容与再次读取的第一存储器区域的内容是否相同的装置。

16.如权利要求1或2所述的电子装置，其中，所述的电子装置为便携式的、电池供电的装置。

17.如权利要求1或2所述的电子装置，其中，所述的电子装置为计算机、移动电话、个人掌上电话系统、个人数字助理、移动通讯装置、导航系统、电子管理器或其它便携式电子装置。