CN101573682A - 用于数据获取操作的rf脉冲同步 - Google Patents

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Abstract

从触摸表面输入单元的数据获取可能在射频(“RF”)脉冲产生过程中被中断。为了缓解这个问题，在RF脉冲产生期间临时暂停触摸表面数据获取。保留在临时暂停之前收集的数据，将后续获取的数据添加到以前收集的数据上。

Description

用于数据获取操作的RF脉冲同步
相关申请
本文要求的主题涉及在Steve Hotelling和Brian Huppi(于2004年5月6日提交)的题目为″Multipoint Touchscreen″的美国专利申请10/840,862、Steve Hotelling和Brian Huppi(于2006年3月30日提交)的题目为″Force Imaging Input Device and System″的美国专利申请11/278,080和Steve Hotelling(于2006年5月9日提交)的题目为″Force and Location Sensitive Display″的美国专利申请11/382,402中描述的主题，通过引用将上述专利申请全部结合在此。
技术领域
本发明一般涉及电子设备的功耗和噪声减缓技术。更具体地，但不是限制性地，本发明涉及减少或避免在产生射频(“RF”)脉冲的便携式电子设备内的触摸表面数据获取操作期间由于功率下降和电子干扰而引起的操作问题。
背景技术
由于易于使用和操作的多样性，触摸垫和触摸屏(总称为“触摸表面”)的使用在电子系统中已变得日益普及。一般而言，这些系统采用感测元件的二维网格或阵列。每个感测元件(也称为“像素”)产生指示传感器元件处的电场扰动(对于电容传感器)、力(对于压力传感器)或光耦合(对于光学传感器)的输出信号。全体像素值表示一个“图像”。
在使用触摸表面作为用户输入并且还产生用于通信的射频(“RF”)脉冲的诸如移动电话和个人数字助理(“PDA”)的便携式电子设备中，在RF脉冲发射过程中存在不能可靠或准确地进行触摸表面数据获取的问题。这主要是由于两个因素。首先，产生RF脉冲所需的功率可以引起大到足以干扰触摸表面的数据获取电路的正常操作的电压降。其次，得到的RF脉冲可以产生足以干扰触摸表面数据的获取的电子噪声。
此类设备中的另一个复杂因素是需要以比从触摸表面捕获完整图像所花费的时间更频繁的速率产生RF脉冲。作为例子，符合全球移动通信系统规范(例如，GSM 05.01，版本8.4.0)的移动电话大约每4.6毫秒传输RF脉冲，对于语音传输每个脉冲持续577微秒，或对于数据传输每个脉冲持续1,154微秒。然而，触摸表面图像获取操作可能花费比这些规范所允许的脉冲间持续时间更多的时间。因此，提供减轻对在产生RF脉冲的便携式电子设备中的触摸表面数据获取操作的操作干扰的装置是有益的。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种从便携式具有射频(“RF”)能力的电子设备获取触摸表面传感器数据的方法。该方法包括从与触摸表面相关联的第一组传感器获取数据(例如，第一行像素数据)，如果在获取动作期间未检测到RF脉冲，则记录该数据，否则丢弃该数据，并且在RF脉冲终止之后重复获取动作，以及针对与触摸表面相关联的第二组传感器执行获取和记录动作。在一个实施例中，以规则的间隔启动针对连续组触摸表面传感器的获取和记录动作。在另一个实施例中，在记录动作完成之后经过指定时间段后启动获取和记录动作。根据本发明的方法可被存储在计算机系统可读和可执行的任意介质内。另外，所描述的方法可被结合在能够提供基于RF的通信(例如，语音和/或数据通信)的任意便携式电子设备内。
附图说明
图1A-1C示出了根据本发明的一个实施例的便携式电子设备。
图2以方框图的形式示出了根据本发明的一个实施例的电子设备。
图3以流程图的形式示出了根据本发明的一个实施例的帧获取方法。
图4A和4B示出了根据本发明的帧获取时间线。
具体实施方式
给出下列描述以便使得任何本领域技术人员能够实现和使用所要求的并且在下面讨论的特定例子(例如，符合全球移动通信系统规范的移动电话)的情况下提供的发明，本领域技术人员将明了其各种变型。因此，并非意欲使所附权利要求局限于公开的实施例，而是要使所附权利要求符合其与本文公开的原理和特征一致的最宽范围。
参考图1A，根据本发明的一个实施例的便携式电子设备100包括主体或壳体105、触摸表面110和天线115。根据这个实施例，触摸表面110大体覆盖设备100的整个前表面，使用安排在二维网格内的互电容感测元件，并且能够检测多个同时接触。天线115用于根据全球移动通信系统标准发射和接收信息。
参考图1B，在一种操作模式中，电子设备100可以提供移动电话功能。在这个模式中，触摸表面110用于显示软按键120(例如，标准字母数字电话键盘)，接受用户输入(例如，手指或触笔接触)，并且显示用户反馈125(例如以前选择的软按键)。参考图1C，在另一模式下，电子设备100可以提供音乐和/或视频回放功能。在这个模式中，触摸表面110用于显示音频/视频回放控制软按键130(例如，菜单、快进、快退、暂停和播放软按键)，接受用户输入(例如，手指或触笔接触)，并且显示反馈信息135(例如，菜单项、歌曲题目、曲集封面插图、音量控制和/或当前播放位置)。在另一个实施例中，电子设备100可以提供Web浏览功能。此处，触摸表面110用于显示Web页面操纵软按键130(例如，刷新、回退、前进、关闭和URL输入)。应当认识到电子设备100还可以提供附加的功能，诸如，例如地址簿和日历功能。
参考图2，根据本发明的一个实施例的电子设备200包括互电容触摸表面组件205、电源210、其他电路215和天线220。电源电路210提供给触摸表面组件205、其他电路215和通过天线220发射RF信号供电所需的能量。其他电路215通常包括一个或多个计算机处理器、存储器和RF发射和接收电路。
在诸如图2所示的电容触摸表面中(例如，205)，第一组导电迹线在第一方向上延伸(例如，行R1到RM)，并且被电介质绝缘体与在第二方向上延伸的第二组导电迹线(例如，列C1到CN)隔离开。由重叠的导电迹线形成的网格225创建可以存储电荷的M×N电容阵列。每个电容感测元件被称为一个像素，例如，像素230。当物体，诸如触笔或手指，被置于阵列225附近或与阵列225接触时，该位置处的像素的电容发生改变。这种改变可被用于识别触摸事件的位置。(触摸表面组件225还可以检测施加到其表面上的力)。实际上，电路235每次驱动阵列225的一行(或几行)，并且电路240捕获指示被驱动的行(多个)内的像素的信号值。当为第一行(或行的组)完成这个操作时，电路235驱动下一行(或行的组)并且电路240捕获与新驱动的行(多个)相关联的像素值。在电路245的控制下重复这个处理，直到已经捕获了阵列225中的所有像素值为止。全体像素值称为一个图像或帧(例如，帧250)。
已经发现，在某些产生RF的便携式电子设备中，在RF脉冲发射过程中从电源210(例如电池)到触摸表面组件205的操作电压可下降到足以干扰帧数据的可靠获取(例如，准确地读取像素数据)。还发现由于RF信号发射而导致的电噪声可以引起由于增加的RF发射所需的电流而引发的帧获取错误。因此，在RF信号发射过程中避免获取触摸表面帧数据是有益的。
然而，为了正确的操作和确保反应迅速的用户接口，应当频繁地获得帧(例如，每5到20毫秒)。然而在许多能够发射RF的电子设备中，必需频繁地发射RF信号，以至于不能允许与RF脉冲发射无冲突地一起获取帧。例如，全球移动通信系统标准05.01，版本8.4.0需要大约每4.6毫秒发射一个RF脉冲，并且以577微秒的脉冲串编码语音，以1,154微秒的脉冲串编码数据(连续的RF脉冲之间留有近似3.4到4.0毫秒)。为了缓解这些操作需求，根据本发明的方法在RF信号传输过程中推迟获取触摸表面帧数据。
参考图3，在本发明的一个实施例中，逐行执行触摸表面帧获取300。开始，识别传感器矩阵内多个行中的第一行传感器(方框305)。然后进行测试以便确定当前是否正在产生RF脉冲(方框310)。如果正在产生RF脉冲(方框310的“是”分支)，则推迟帧/行数据获取。如果未检测到RF脉冲(方框310的“否”分支)，从触摸表面传感器的该识别出的行获取数据(方框315)。在获取之后，进行另一个检查以便确定是否在方框315的动作过程中的任意时刻发射了后续或下一个RF脉冲(方框320)。如果检测到这种RF脉冲(方框320的“是”分支)，丢弃“刚刚获取”的传感器数据(方框325)，并且处理在方框310处继续。即，如果刚刚捕获的像素行未在后续RF脉冲的开始之前完成，则丢弃该行。如此处使用的，如果在检测到RF脉冲之前，检测了一行像素值(并且通常被数字化)并且将其存储到存储器(通常与电路240相关联的缓冲区存储器)内，该行像素数据被“完成”。如果未检测到RF脉冲(方框320的“否”分支)，进行检查以便确定是否已经收集了完整的一帧(方框330)。如果未获取完整的一帧(方框330的“否”分支)，则识别下一行传感器(方框335)，之后处理在方框310处继续。如果已经获取了完整的一帧(方框330的“是”分支)，则为下一帧重新开始数据获取(方框340)。
根据图3的两帧获取操作是值得关注的。首先是帧获取开始与RF脉冲产生同时发生时(见图4A)。其次是帧获取开始在RF脉冲产生之后立刻发生时(见图4B)。在图4A和4B中的每一个内，T(采样)指示帧获取采样周期，T(获取)指示捕获帧实际所需的时间，T(RF)指示RF脉冲时段，并且T(脉冲)指示每个RF脉冲的持续时间。仅出于说明目的，符合全球移动通信系统规范(例如，GSM05.01，版本8.4.0)的电子设备的T(采样)、T(获取)、T(RF)和T(脉冲)如下：T(RF)～4.6毫秒；和T(脉冲)～0.577毫秒(语音)或～1.1毫秒(数据)。出于描述的目的，T(采样)近似取为14毫秒，并且T(获取)近似取为7毫秒。
参考图4A，如果帧获取开始与时刻T(0)的RF脉冲产生一致，延迟帧获取直到RF脉冲产生在时刻T(1)完成。然后，帧获取继续直到在另一个RF脉冲产生时的时刻T(2)为止。如图所示，重复这个处理直到在时刻T(6)获取完整一帧为止。另见图3。因此T(获取)＝[T(2)-T(1)]+[T(4)-T(3)]+[T(6)-T(5)]。现在参考图4B，如果在时刻T(0)在RF脉冲完成之后立刻开始帧获取，它将继续直到RF脉冲产生在时刻T(1)再次开始。在RF脉冲产生完成之后，帧获取在时刻T(2)再次开始。如图所示，重复这个处理直到在时刻T(5)获取完整一帧。在这个情况下，T(获取)＝[T(1)-T(0)]+[T(3)-T(2)]+[T(5)-T(4)]。
再次参考图3，在一个实施例中，在根据方框330的动作完成后经过一个指定采样周期之后开始根据方框340的动作。即，在完全获取第一帧的时刻和启动下一帧或后续帧的获取之间存在至少一个指定时段。例如，在图4A中这个方法不早于时刻[T(6)+T(采样)]启动新的帧获取操作。在图4B中，不早于时刻[T(5)+T(采样)]开始新的帧获取操作。在另一个实施例中，以在获取前一帧之后所允许的那样快地但是不早于前一个帧被安排开始之后的一个指定时段执行根据方框340的动作。在图4A中，仅在另一个RF脉冲与帧获取操作的被安排的开始一致的情况下，这个方法在不早于时刻T(0)之后的T(采样)-延迟的时刻开始。类似地，在图4B中，新的帧获取操作不早于时刻T(采样)开始。
参考图4A和4B，本领域普通技术人员将认识到帧获取操作实际上不能与RF脉冲产生的停止同时启动。一般在RF脉冲开始和结束的时刻和在可以检测到这些事件的时刻之间存在一个短的时间。实际上，“检测”时间是小的，并且为了方便起见，从图4A和4B中忽略了“检测”时间。
可以对材料、组件、电路元件以及示出的操作方法的细节进行各种改变而不脱离下面的权利要求的范围。例如，本领域普通技术人员将认识到此处描述的发明概念不限于图1A-1C所示的设备配置。例如，电子设备100可以包括：附加的键或按钮(例如，开/关按钮)；内部(而不是外部)天线；不是大体占据设备的整个上表面的触摸表面；不能检测多个同时接触的触摸表面；能够检测接触和力两者的触摸表面；利用电容之外的传感器元件的触摸表面(例如，基于压力或光的触摸表面)。还应当认识到可以用任意数目的方法检测RF脉冲产生。例如，来自电路215中的RF产生电路的控制信号可以指示何时正在发射RF脉冲并且何时未发射。在另一个实施例中，可以使用公共时钟信号产生RF脉冲，并且指示何时正在产生这种脉冲。在另一个实施例中，帧获取可以同时获取多个行。在该情况下，出于方法300的目的可将多个行视为单个行。在另一个实施例中，帧获取可以采用多个样本。例如，单个行的获取可以伴随着每一个都以不同频率的两个或多个单独样本。另外，可以通过执行组织在一个或多个程序模块内的指令的可编程控制设备，执行根据图3的动作。可编程控制设备可以是单个计算机处理器、专用处理器(例如，数字信号处理器，“DSP”)、由通信链路连接的多个处理器或定制设计的状态机。定制设计的状态机可被包含在硬件设备——诸如集成电路——中，所述集成电路包括但不限于，专用集成电路(“ASIC”)或场可编程门阵列(“FPGA”)。适合于有形地(tangibly)包含程序指令的存储设备包括但不限于：磁盘(固定的，软盘，或可移动的)；光学介质，诸如CD-ROM和数字视频盘(“DVD”)；以及半导体存储器设备，诸如电可编程只读存储器(“EPROM”)，电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)，可编程门阵列和闪存设备。

Claims (57)

1.一种从触摸表面获取传感器数据的方法，所述触摸表面用于提供射频(“RF”)通信能力的电子设备内的用户输入，所述方法包括：
从与触摸表面相关联的第一组传感器获取第一数据；
记录第一数据；
从与所述触摸表面相关联的第二组传感器获取第二数据；以及
如果在获取第二数据的动作期间未检测到第一RF脉冲，则记录第二数据，否则丢弃第二数据并且在第一RF脉冲终止之后重复获取第二数据的动作。
2.如权利要求1所述的方法，还包括从与所述触摸表面相关联的附加的一组或多组传感器中的每一组获取附加数据，其中第一、第二和附加数据的组合构成第一帧数据。
3.如权利要求2所述的方法，还包括在获取第一帧数据之后经过指定的时间段后启动第二帧数据的获取。
4.如权利要求2所述的方法，还包括在启动获取第一数据的动作之后经过指定的时间段后启动第二帧数据的获取。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述电子设备包括便携式电子设备。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述触摸表面包括二维传感器阵列，并且第一、第二和第三组传感器中的每一组包括至少一行传感器。
7.如权利要求6所述的方法，其中与所述触摸表面相关联的每个传感器处于单组传感器中。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述RF通信能力包括语音信息的RF传输。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述RF通信能力包括数字数据的RF传输。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述触摸表面包括电容性触摸表面。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述RF通信包括遵循移动通信的全球系统标准的RF通信。
12.一种可编程控制设备可读的程序存储设备，包括存储在所述程序存储设备上的用于使所述可编程控制设备执行根据权利要求1的动作的指令。
13.一种避免在电子设备中捕捉在射频(“RF”)脉冲期间的触摸表面输入的方法，包括：
从与触摸表面相关联的第一组传感器获取第一数据；
记录第一数据；
如果不是正在产生RF脉冲，则从与所述触摸表面相关联的第二组传感器获取第二数据，并且如果正在产生RF脉冲，则推迟从第二组传感器获取第二数据直到所述RF脉冲终止后为止；和
如果在获取第二数据的动作期间未检测到后续的RF脉冲，则记录第二数据并且识别与所述触摸表面相关联的第三组传感器，并且如果检测到后续的RF脉冲，则丢弃第二数据并且等待直到所述后续的RF脉冲终止后为止，以便重复获取第二数据的动作。
14.如权利要求13所述的方法，还包括从与所述触摸表面相关联的附加的一组或多组传感器中的每一组获取附加数据，其中第一、第二和第三数据的组合构成一帧数据。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在获取第一数据的动作开始之后经过指定的时间段后启动第二帧数据的获取。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述电子设备包括手持式电子设备。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述电子设备包括能够提供移动电话功能的电子设备。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述移动电话功能遵循移动通信的全球系统标准。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述触摸表面包括电容性传感器元件的二维网格。
20.如权利要求19所述的方法，其中从第二组传感器获取数据的动作包括从一行传感器获取数据。
21.如权利要求19所述的方法，其中从第二组传感器荻取数据的动作包括从两行或更多行传感器获取数据。
22.如权利要求13所述的方法，其中与所述触摸表面相关联的每个传感器仅与单组传感器相关联。
23.如权利要求13所述的方法，其中每个获取动作包括以单个采样频率获取数据。
24.如权利要求13所述的方法，其中每个获取动作包括以两个或更多个采样频率获取数据。
25.如权利要求13所述的方法，其中所述记录动作包括在存储器中存储获取的数据。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述存储动作包括在缓冲存储器中存储获取的数据。
27.一种可编程控制设备可读的程序存储设备，包括存储在所述程序存储设备上的用于使所述可编程控制设备执行根据权利要求13的动作的指令。
28.一种从触摸表面获取数据的方法，所述触摸表面包括多组传感器并且用于便携式电子设备中的用户输入，所述便携式电子设备提供电话功能，所述方法包括：
从与所述触摸表面相关联的第一组传感器获取第一数据；
存储第一数据；
识别与所述触摸表面相关联的第二组传感器；
确定是否正在产生第一射频(“RF”)脉冲，并且
如果不是正在产生第一RF脉冲，则从第二组传感器获取第二数据，否则
推迟第二数据的获取直到第一RF脉冲终止后为止；和
确定是否在获取第二数据的动作期间发起了第二RF脉冲，第二RF脉冲在第一RF脉冲之后并且在任意其他RF脉冲之前产生，和
如果未检测到第二RF脉冲，则存储第二数据，识别与所述触摸表面相关联的第三组传感器，并且重复针对第三组传感器的确定动作，否则
丢弃第二数据并且重复针对第二组传感器的确定动作。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述便携式电子设备适用于提供除了电话功能之外的至少一种功能。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述除了电话功能之外的至少一种功能包括视频回放功能。
31.如权利要求29所述的方法，其中所述除了电话功能之外的至少一种功能包括音频回放功能。
32.如权利要求29所述的方法，其中所述除了电话功能之外的至少一种功能包括地址簿功能。
33.如权利要求29所述的方法，其中所述除了电话功能之外的至少一种功能包括web浏览器功能。
34.如权利要求29所述的方法，其中所述除了电话功能之外的至少一种功能包括日历功能。
35.如权利要求28所述的方法，其中所述触摸表面包括基于电容的触摸表面。
36.如权利要求28所述的方法，其中所述触摸表面包括传感器的二维网格。
37.如权利要求36所述的方法，其中第一、第二和第三组传感器中的每一组包括至少一行传感器。
38.如权利要求37所述的方法，其中每个传感器处于单组传感器中。
39.如权利要求28所述的方法，其中重复所述识别动作和所述确定动作，直到已经获取了来自与所述触摸表面相关联的所有传感器的数据。
40.一种可编程控制设备可读的程序存储设备，包括存储在所述程序存储设备上的用于使所述可编程控制设备执行根据权利要求28的动作的指令。
41.一种提供电话功能的便携式电子设备，包括：
射频(“RF”)产生电路；
RF脉冲检测电路，可操作地耦接到所述RF产生电路，所述RF脉冲检测电路用于指示所述RF产生电路何时正在产生RF脉冲；
用于检测用户输入的触摸表面传感器阵列；
感测电路，可操作地耦接到所述触摸表面传感器阵列内的传感器，所述感测电路用于从所述触摸表面传感器阵列中的传感器获取数据；和
控制电路，可操作地耦接到所述RF脉冲检测电路和所述感测电路，用于控制所述感测电路，所述控制电路适用于：
使所述感测电路从与所述触摸表面传感器阵列相关联的第一组传感器获取第一数据，
使第一数据被记录；
如果所述RF脉冲检测电路指示在获取第二数据的动作期间未产生第一RF脉冲，则使所述感测电路从与所述触摸表面传感器阵列相关联的第二组传感器获取第二数据，否则使所述感测电路在第一RF脉冲已终止之后获取第二数据，和
如果所述RF脉冲检测电路指示在使第二数据被记录之前未产生后续的RF脉冲，则使第二数据被记录并且识别与所述触摸表面传感器阵列相关联的第三组传感器，并且如果所述RF脉冲检测电路指示在使第二数据被记录之前正在产生后续的RF脉冲，则丢弃第二数据，并且在使所述控制电路重试第二数据的获取之前并且在第二数据的记录之后等待，直到所述RF脉冲检测电路指示所述后续的RF脉冲已经终止。
42.如权利要求41所述的便携式电子设备，其中所述控制电路还适用于使所述感测电路以等同于权利要求41中针对第二组传感器所述的方式从第三组传感器获取并记录第三数据。
43.如权利要求41所述的便携式电子设备，其中所述控制电路还适用于使所述感测电路从与所述触摸表面传感器阵列相关联的附加的一组或多组传感器获取附加数据，其中第一、第二、第三和附加数据的组合构成第一帧数据。
44.如权利要求43所述的便携式电子设备，其中所述控制电路还适用于使第二帧数据在启动所述第一帧的获取之后经过指定的时间段后被获取。
45.如权利要求43所述的便携式电子设备，其中所述控制电路还适用于使第二帧数据在获取所述第一帧之后经过指定的时间段后被获取。
46.如权利要求41所述的便携式电子设备，其中所述触摸表面包括电容性传感器的二维阵列。
47.如权利要求46所述的便携式电子设备，其中第一、第二和第三组传感器中的每一组包括非重叠传感器组。
48.如权利要求47所述的便携式电子设备，其中每组传感器包括至少一行传感器。
49.一种用于提供射频(“RF”)通信能力的电子设备，包括：
具有多组传感器的触摸表面；
用于产生RF脉冲的RF产生电路；
RF检测电路，用于检测所述RF产生电路何时正在产生RF脉冲；
可操作地耦接到所述触摸表面和所述RF检测电路的装置，用于仅在所述RF检测电路指示所述RF产生电路没有正在产生RF脉冲的时间期间依次从所述多组传感器中的每一组获取数据，并且还用于如果在所述RF检测电路指示所述RF产生电路已经启动了RF脉冲的产生之前没有完成所述获取，则丢弃从一组传感器获取的数据。
50.如权利要求49所述的电子设备，其中所述电子设备包括手持式电子设备。
51.如权利要求49所述的电子设备，其中所述电子设备包括移动电话。
52.如权利要求49所述的电子设备，其中所述电子设备还提供至少一种附加功能能力。
53.如权利要求52所述的便携式电子设备，其中所述至少一种附加功能能力包括视频回放功能。
54.如权利要求52所述的便携式电子设备，其中所述至少一种附加功能能力包括音频回放功能。
55.如权利要求52所述的便携式电子设备，其中所述至少一种附加功能能力包括地址簿功能。
56.如权利要求52所述的便携式电子设备，其中所述至少一种附加功能能力包括web浏览器功能。
57.如权利要求52所述的便携式电子设备，其中所述至少一种附加功能能力包括日历功能。
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