CN102236488B - 使用随机采样技术降低手指耦合噪声 - Google Patents

使用随机采样技术降低手指耦合噪声 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用随机采样技术降低手指耦合噪声。随机采样技术包括用于减少或消除在诸如触摸面板之类的电容式传感器阵列的输出中的错误的技术。对触摸面板的通道进行周期性采样以确定一个或更多个触摸事件的存在。按照轮循方式对每个通道逐个地采样，称为采样循环。在每个采样循环期间，对所有通道进行一次采样。执行多个采样循环使得对每个通道进行多次采样。使用随机采样技术来对每个通道进行采样。一种随机采样技术使每个采样循环中的开始通道随机化。另一种随机采样技术使每个采样循环中的所有通道的选择随机化。又一种随机采样技术使每个采样循环之间的采样循环延迟周期随机化。另一种随机采样技术使在采样每个通道之间的通道延迟周期随机化。

Description

使用随机采样技术降低手指耦合噪声
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月22日提交的、标题为“DifferentialCapacitiveTouchpadCircuitandMethod”、序列号为61/326,830的共同未决的美国临时专利申请的优先权，据此通过参考引入该专利申请的全部内容。
以下共同拥有、共同提交且共同未决的申请，也都通过参考引入其全部内容：标题为“MethodandApparatusforImprovingDynamicRangeofaTouchscreenController”、代理人案卷号为MAXIM-04400的美国专利申请No.XX/XXX,XXX；标题为“ChargeTransferSchemetoConvertCapacitancetoVoltageforTouchscreenController”、代理人案卷号为MAXIM-04500的美国专利申请No.XX/XXX,XXX；标题为“SystemIntegrationofTactileFeedbackandTouchscreenControllerforNear-ZeroLatencyHapticsPlayout”、代理人案卷号为MAXIM-04700的美国专利申请No.XX/XXX,XXX；标题为“NoiseCancellationTechniqueforCapacitanceTouchscreenControllerUsingDifferentialSensing”、代理人案卷号为MAXIM-04600的美国专利申请No.XX/XXX,XXX；以及标题为“MethodandApparatusforGeneratingPiezoelectricTransducerExcitationWaveformsUsingABoostConverter”、代理人案卷号为MAXIM-04900的美国专利申请No.XX/XXX,XXX。
技术领域
本发明涉及电容式传感器阵列的领域。更具体而言，本发明涉及减少或消除在诸如触摸屏之类的电容式传感器阵列的输出中的错误的领域。
背景技术
许多电子设备正在结合触摸屏类型的显示器。触摸屏是检测通常通过手指、手、手写笔、或其它指示设备在显示区域内的触摸的存在、位置和压力的显示器。触摸屏使得用户能够在不需要任何中间设备的情况下直接与显示面板交互，而不是利用鼠标或触摸板(touchpad)间接地与显示面板交互。触摸屏可以实现在计算机中或者实现为接入网的终端。触摸屏通常出现在销售点系统、自动取款机(ATM)、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式游戏机、卫星导航设备和信息家电中。
存在很多种触摸屏技术。电容式触摸屏面板涂覆有、部分涂覆有或构图有一种材料，该材料在一个或更多个电容式触摸传感器(简称为触摸传感器)之中传导持续电流。触摸传感器表现出在水平轴和垂直轴二者中的用以实现电容的存储电子的精确控制场。人体也是存储了电子并因而表现出电容的电子设备。当通过诸如手指之类的另一电容场改变触摸传感器的参考电容时，位于面板的每个拐角处的电子电路测量所产生的参考电容的失真。与触摸事件有关的测量信息发送给电容式触摸屏控制器用于数学处理。触摸传感器可以利用裸手指触摸或者利用由裸手握持的导电设备触摸。触摸传感器也基于接近度工作，并且不必直接接触来触发。在大多数情况中，不发生对导电金属表面的直接接触，且触摸传感器通过绝缘玻璃或塑料层而与用户的身体隔离。在不触摸的情况下通过接近于表面快速地挥动手掌，通常可以触发具有旨在由手指触摸的电容式按钮的设备。
电容式触摸屏由布置成行和列的触摸传感器的阵列制成。通道可以是指单个传感器、行传感器或列传感器。在典型的电容式触摸屏应用中，依次测量每个通道的电容以生成电容式触摸屏中的电容变化分布。该电容分布可以用来检测触摸事件的存在以及报告触摸坐标的位置。典型地，按照固定间隔完成针对每个通道的采样。然而，这可能形成与特定噪声频率相同的拍频。
手指耦合噪声是当用户触摸电容式触摸屏时通过手指或导电手写笔耦合到一个或更多触摸传感器的噪声。仅手指下方的触摸传感器受手指耦合噪声影响。人体充当可能拾取环境噪声的天线，环境噪声为诸如由周围紧凑式荧光灯生成的噪声，随后当触摸时环境噪声传递到触摸传感器。人体也接地到地面，该地面可以是与电容式传感器的设备接地不同的接地。在两个不同的接地的情况下，接地噪声也将添加到整个系统。手指耦合噪声可以是范围从接近于DC到数百千赫兹(kHz)的任何频率，其中幅度高达几伏的峰间值。当特定频率下的噪声电平足够高时，它可能造成电容式触摸屏控制器在实际并不存在触摸时报告触摸，称为误触摸。
发明内容
随机采样技术包括用于减少或消除在诸如触摸面板(touchpanel)之类的电容式传感器阵列的输出中的错误的技术。对触摸面板的通道进行周期性采样以确定一个或更多个触摸事件的存在。按照轮循方式对每个通道各自采样。在每个轮循期间，对所有通道进行一次采样。以这种方式，每个轮循称为采样循环。执行多个采样循环使得对每个通道进行多次采样。在一些实施例中，通过对预定数目的采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，确定针对该通道的通道电容。在其它实施例中，使用除了求平均之外的手段来计算通道电容，包括但不限于计算平均数或加权平均。使用随机采样技术来对每个通道进行采样。可以使用多种不同的随机化技术。一种随机采样技术使每个采样循环中的开始通道随机化。另一种随机采样技术使每个采样循环中的所有通道的选择随机化。又一种随机采样技术使每个采样循环之间的采样循环延迟周期随机化。另一种随机采样技术使在采样每个通道之间的通道延迟周期随机化。
在一个方面中，公开了一种检测在电容式触摸感应设备上的一个或更多个触摸事件的方法。该方法包括：配置多个通道，每个通道对应于电容式触摸感应设备；根据随机化算法，对多个通道中的每个通道进行采样；针对每个通道，使用采样数据计算通道电容；以及从针对多个通道计算的通道电容，确定一个或更多个触摸事件。在一些实施例中，随机化算法包括执行多个采样循环，每个采样循环包括对多个通道中的每个通道进行采样。
在另一个方面中，公开了另一种检测在电容式触摸感应设备上的一个或更多个触摸事件的方法。该方法包括：配置多个通道，每个通道对应于电容式触摸感应设备；根据随机化算法，对多个通道中的每个通道进行采样，使得对每个通道采样，其中对每个通道进行采样包括测量每个通道的电容；执行多个采样循环，其中采样循环包括对多个通道中的每个通道进行一次采样；针对每个通道，使用来自针对该通道的多个采样循环的所测量的电容计算通道电容；以及从针对多个通道计算的通道电容，确定一个或更多个触摸事件。
在一些实施例中，随机化算法包括以随机选择的通道开始每个采样循环。在一些实施例中，按照预定次序对多个通道中的每个通道进行采样，每个采样循环开始于随机选择的通道，并且对于该采样循环的其余部分继续按照所述次序进行采样。在一些实施例中，随机化算法还包括随机地选择采样循环内的每个通道。在一些实施例中，在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中随机化算法还包括随机地改变在每个采样循环之间的采样循环延迟周期。在一些实施例中，在每个通道采样之间包括通道延迟周期，并且其中随机化算法还包括随机地改变通道延迟周期。在一些实施例中，多个通道包括N个通道，并且随机化算法包括每M个通道采样随机地生成通道延迟周期，使得在随机生成新的通道延迟周期并将其应用于下M个通道采样之前，针对M个通道采样的每一个通道采样应用相同的通道延迟周期。在一些实施例中，M小于N。在其它实施例中，M大于N。在一些实施例中，噪声分布在所采样的通道的频率响应之中。在一些实施例中，噪声分布在所述多个通道中的多个通道之中。在一些实施例中，针对每个通道计算通道电容包括对来自针对该通道的多个采样循环的所测量的电容求平均。在一些实施例中，每个通道包括在电容式触摸感应设备中的行传感器或者在电容式触摸感应设备中的列传感器。
在又一方面中，公开了一种用于检测在触摸面板上的一个或更多个触摸事件的装置。该装置包括：电容式触摸感应设备，包括多个通道，每个通道包括触摸传感器；处理器，配置成实现随机化算法；以及测量电路，耦合到电容式触摸感应设备并且耦合到处理器，其中测量电路配置成根据随机化算法对多个通道中的每个通道进行采样，其中处理器配置成从测量电路接收采样数据，使用所接收到的采样数据针对每个通道计算通道电容，并且从针对多个通道计算的通道电容确定一个或更多个触摸事件。
在一些实施例中，随机化算法包括执行多个采样循环，每个采样循环包括对多个通道中的每个通道进行采样。在一些实施例中，随机化算法还包括以随机选择的通道开始每个采样循环。在一些实施例中，处理器和测量电路配置成使得按照预定次序对多个通道中的每个通道进行采样，每个采样循环开始于随机选择的通道，并且对于该采样循环的其余部分继续按照所述次序进行采样。在一些实施例中，随机化算法还包括随机地选择采样循环内的每个通道。在一些实施例中，在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中随机化算法还包括随机地改变在每个采样循环之间的采样循环延迟周期。在一些实施例中，在每个通道采样之间包括通道延迟周期，并且其中随机化算法还包括随机地改变通道延迟周期。在一些实施例中，多个通道包括N个通道，并且随机化算法包括每M个通道采样随机地生成通道延迟周期，使得在随机生成新的通道延迟周期并将其应用于下M个通道采样之前，针对M个通道采样的每一个通道采样应用相同的通道延迟周期。在一些实施例中，M小于N。在其它实施例中，M大于N。在一些实施例中，处理器配置成通过对来自针对每个通道的多个采样循环的所测量的电容求平均来计算针对该通道的通道电容。在一些实施例中，每个通道包括在电容式触摸感应设备中的行传感器或者在电容式触摸感应设备中的列传感器。在一些实施例中，电容式触摸感应设备包括二维触摸面板。在一些实施例中，电容式触摸感应设备包括一维虚拟滑动条。
在另一方面中，公开了另一种用于检测在触摸面板上的一个或更多个触摸事件的装置。该装置包括：电容式触摸感应设备，包括多个通道，每个通道包括触摸传感器；处理器，配置成实现随机化算法；以及测量电路，耦合到电容式触摸感应设备并且耦合到处理器，其中测量电路配置成根据随机化算法对多个通道中的每个通道进行采样，使得对每个通道采样并执行多个采样循环，其中对每个通道采样包括测量每个通道的电容，其中采样循环包括对多个通道中的每个通道进行一次采样，其中处理器配置成接收来自多个采样循环的所测量的电容数据，使用所接收到的所测量的电容数据针对每个通道计算通道电容，并且从针对多个通道计算的通道电容确定一个或更多个触摸事件。
附图说明
并入到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了差分传感机制的实施例，并且与描述一起用于说明触觉反馈系统的原理，但不将本发明限于所公开的例子。
图1图示了使用随机采样技术的示例性应用的框图。
图2图示了用作电容式触摸界面的示例性触摸面板。
图3图示了用于对触摸面板的通道进行采样的非随机采样技术。
图4图示了使用非随机采样技术的示例性频率响应。
图5图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第一随机采样技术。
图6图示了使用非随机采样技术的示例性频率响应。
图7图示了除了应用第一随机采样技术之外可与图6相比的频率响应。
图8图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第二随机采样技术。
图9图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第三随机采样技术。
图10图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第四随机采样技术。
图11图示了使用非随机采样技术的示例性频率响应。
图12图示了除了应用第三或第四随机采样技术之外可与图11相比的频率响应。
具体实施方式
本发明的实施例针对用于减少电容式触摸屏中的噪声的随机采样技术。本领域普通技术人员将认识到，以下对本发明的详细描述仅是说明性的，并不旨在于以任何方式进行限制。受益于本公开的本领域普通技术人员将容易理解到本发明的其它实施例。
现在将更详细地参照如附图所示的本发明的实现。在所有附图以及以下的详细描述中将使用相同的参考指示符指代相同或类似的部分。为了清楚起见，不是这里描述的实现的所有常规特征都示出和描述。当然，将理解到，在任何这种实际实现的开发中，必须做出很多实现所特定的决策以便达到开发者的特定目标，诸如符合应用和商业有关约束，并且将理解到，这些特定目标将随着不同的实现以及不同的开发者而变化。而且，将理解到，这种开发过程可能是复杂且耗时的，但仍将是受益于本公开的本领域普通技术人员的常规工程任务。
尽管将结合下面的实施例描述随机采样技术，但将理解到，它们不旨在于限制这些实施例和例子的方法和系统。相反，随机采样技术旨在于涵盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的各种替换方案、修改方案和等同方案。此外，在以下详细描述中，为了更充分说明方法和系统，阐述了很多特定细节。然而对于本领域普通技术人员而言将明白的是，方法和系统可以在没有这些特定细节的情况下实施。
根据本申请，使用包括硬件、软件或其任意组合在内的各种类型的处理系统可以实现一些组件、处理步骤和/或数据结构。另外，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离这里公开的本发明概念的范围和精神的情况下也可以使用不太通用性质的器件，诸如硬连线器件、专用集成电路(ASIC)等。
随机采样技术包括用于减少或消除在诸如触摸板、触摸屏、触摸滑动条等之类的电容式传感器阵列的输出中的错误的技术，该电容式传感器阵列包括检测手写笔的存在和位置的触摸传感器以及检测并确定手指位置的触摸传感器。如这里所使用的那样，对手指、触摸、触摸事件等的引用是指用户通过用户的手指或用户握持的导电设备(诸如导电手写笔)接触或适当靠近地接触触摸屏或触摸面板。随机采样技术描述在存在无关信号的情况下提取与触摸事件有关的信号的手段。特别是，随机采样技术描述了将存在于主频率上的诸如手指耦合噪声之类的任何噪声分散或减少到不引起误触摸的水平的方法。随机采样技术使对每个传感器通道进行采样的间隔随机化。在一些实施例中，通过使通道的采样顺序随机化来实现随机化。在其它实施例中，通过在连续的通道采样之间插入随机延迟来实现随机化。尽管这里描述的所示实施例应用在移动电话中，但应理解到，电容式触摸传感器可以在各种各样的设备中使用。这种设备的例子包括但不限于诸如个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)接收器之类的便携式设备以及诸如支持触摸屏的显示器和计算机系统以及家用电器之类的较大设备。
图1图示了使用随机采样技术的示例性应用的框图。移动电话10包括微处理器14，微处理器14耦合到存储器15，存储器15存储用于由微处理器14执行的程序指令并且一般包括用于这种程序指令的非易失性存储装置以及用于由微处理器14使用的临时存储装置。存储在存储器15中的程序指今包括形成根据本发明实施例的计算机程序产品的程序指令，该程序指令确定一个或更多个手指和/或手写笔在集成液晶显示器(LCD)/触摸板12中包括的触摸传感器阵列的表面处的位置。LCD/触摸板12耦合到根据本发明实施例的触摸板电路20，该触摸板电路20包括测量LCD/触摸板12内触摸板的触摸感应通道的电容的能力。移动电话10还包括用于将微处理器14耦合到集成LCD/触摸板12内的LCD的显示控制器16和用于提供无线电话连接的无线电电路18。移动电话10还包括耦合到麦克风13和扬声器元件11的音频编解码器17，该麦克风13和扬声器元件11提供与用户的语音通信。
触摸板中的每个触摸传感器测量电容的变化。触摸板电路20将感测的电容变化转换成电压。系统中存在的噪声会改变由电容式触摸传感器察觉到的电容变化，使得它不能与真实的触摸事件区分开。手指耦合噪声会引起触摸板电路20报告误触摸。
图2图示了电容式触摸传感器的示例性阵列，统称为触摸面板，用作电容式触摸界面。触摸传感器配置成行和列。白菱形是行触摸传感器，黑菱形是列触摸传感器。给定行中的所有白菱形，例如第1行中的15个白菱形经由桥串行连接而形成一个单独的行传感器。类似地，给定列中的所有黑菱形串行连接而形成一个单独的列传感器。在图2的示例性配置中，触摸面板包括8个行传感器和14个列传感器。如这里所使用的那样，通道是指单个触摸传感器、行传感器或列传感器。参照图2的触摸面板，每个行传感器和每个列传感器称为通道。在这种具有8个行传感器和14个列传感器的示例性情况中，存在总共22个通道。
当手指或导电手写笔靠近触摸面板时，在接触触摸面板的区域处，通道电容改变，或者在图2中的二维矩阵的触摸传感器的情况中，行传感器和列传感器的电容改变。模拟前端(AFE)电路将通道检测到的电容转换为成比例的电压。在一些实施例中，触摸板电路20和AFE电路配置为电容测量电路。在其它实施例中，AFE电路可备选地配置成使得可以使用差分感测机制。AFE将所转换的电压输出至模拟到数字转换器(ADC)，该模拟到数字转换器将该电压转换成数字编码表示。噪声源可以改变AFE的输出。在不存在外来噪声时，正常触摸引起ADC输出改变几百个编码。然而在存在外来噪声时，没有触摸的传感器也会引起ADC输出改变几百个编码。在这种情况下，触摸板电路20无法区分实际触摸和具有噪声耦合的非触摸。可以使用任何常规触摸感测电路系统来测量和确定每个通道的电容和电容变化。在优选实施例中，使用在标题为“ChargeTransferSchemetoConvertCapacitancetoVoltageforTouchscreenController”、代理人案卷号为MAXIM-04500的共同未决的美国专利申请No.XX/XXX,XXX中描述的感测电路和方法来测量和确定电容和电容变化。
对触摸面板的通道进行周期性采样以确定一个或更多个触摸事件的存在。不对所有通道进行持续性和同时的采样，以便使功率和处理要求最低化。相反，按照轮循方式对每个通道进行各自采样。在每个轮循期间，对所有通道进行一次采样。以此方式，每个轮循称为采样循环。执行多个采样循环使得对每个通道进行多次采样。通过对预定数目的采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，确定针对该通道的通道电容。通过求平均计算通道电容以便减小噪声的影响。
图3图示了用于对触摸面板的通道进行采样的非随机采样技术。存在N数目的通道，例如22个通道，如在图2的具有14列和8行的触摸面板中那样。从通道1开始并且以通道N结束，来对通道依次进行采样，其中采样通道1由S1标示，采样通道2由S2标示，采样通道3由S3标示，等等，直到采样通道N由SN标示。在每个通道的采样之间存在通道延迟周期T。通过采样循环延迟周期TD延迟每个轮循或采样循环。通过对K数目的采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，周期性地确定该通道的电容。例如，使用来自采样循环1(第1轮循)的采样值S1、来自采样循环2(第2轮循)的采样值S1、等等来自直到采样循环K(第K轮循)的其余采样循环的每个采样值S1，计算针对通道1的通道电容。在该计算中使用的实际值是由采样通道感测的原始数据的转换电压、编码或其它表示。
在该非随机采样技术中，按照由(N-1)*T+TD限定的固定时间周期，对每个通道进行采样。该恒定的采样周期形成拍频。与使用非随机采样技术对触摸面板进行采样相关联的频率响应显示在拍频处的峰值。触摸检测易于受在拍频处的噪声的影响，因为在相同的拍频处执行触摸事件的采样。图4图示了对应于触摸事件的使用非随机采样技术的示例性频率响应。图4所示频率响应的峰值表明拍频的影响。取平均通常将噪声减少平均的数目的平方根。但是，如果在噪声和采样周期之间存在固定的频率关系，则求平均不会减少噪声。如果噪声具有与拍频相同的频率，则对K个采样循环上的采样值求平均不会影响噪声峰值，因为每个采样具有相同噪声。由于噪声和采样率具有相同频率，所以相同的噪声被反复采样。
非随机采样技术中所见的噪声峰值可以通过使针对每个通道进行采样的时间间隔随机化来缓解。代替导致系统性噪声的在拍频处的采样，使采样随机化，从而取平均使得噪声分散在多个频率之中。使用随机化的最终结果在于，即使噪声存在于特定频率或频率跨度上，噪声也分散在其它频率之中，由此减少峰值噪声。使用非随机采样技术，如果峰值噪声存在于作为与拍频相同的频率或者拍频的倍数的特定频率处，则峰值噪声将不会由于取平均而减少。然而随机采样技术确实带来减少的峰值噪声。可以使用多种不同的随机化技术。
图5图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第一随机采样技术。第一随机采样技术使每个采样循环中的开始通道随机化。换言之，每个采样循环以随机的通道开始。在一些实施例中，使用随机数生成器来生成针对每个采样循环的开始通道的号数。备选地，可以使用用于生成随机开始号数的任何常规方法。以随机选择的开始通道开始，对所有N个通道依次进行采样。在每个采样循环内，在对通道N进行采样之后，采样顺序循环回到通道1，以便在该采样循环期间对所有通道进行采样。如图5的示例性顺序中所示，第一采样循环(第1轮循)开始于随机选择的通道5，之后是通道6等等直到通道N，之后是通道1，然后是通道2等等，直到以通道4完成第一采样循环。通过通道延迟周期T对每个通道的采样进行延迟。通过采样循环延迟周期TD对每个采样循环进行延迟。第二采样循环(第2轮循)开始于随机选择的通道N，之后是通道1等等直到以通道N-1完成第二采样循环。最后一个采样循环K(第K轮循)开始于随机选择的通道11，之后是通道12等等直到以通道10完成最后一个采样循环。通过对在K个采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，周期性地确定该通道的电容或代表值。由于从一个切换循环到下一个切换循环不是以同一绝对顺序对通道进行采样，所以处理器必须重新布置采样顺序来执行平均计算。例如，通道1可以是在给定采样循环中被采样的第一个通道，但通道1不总是在所有采样循环中都作为第一个通道被采样。如此，通道1的采样必须在不同采样循环内从不同采样位置一起匹配，以便适当地求平均。该重新布置需要附加的处理。
图6图示了使用非随机采样技术的示例性频率响应。图7图示了除了应用第一随机采样技术之外可与图6相比的频率响应。图6示出了在拍频上存在的噪声激励。图7示出了由第一随机采样技术带来的噪声激励的降低。
在备选实施例中，修改第一随机采样技术使得随机地选择每个通道，而不只是开始的通道。在该修改技术中，在每个采样循环期间一次地且随机地选择每个采样。
图8图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第二随机采样技术。该第二随机采样技术使每个采样循环之间的采样循环延迟周期随机化。在第二随机采样技术中，通道的采样顺序随采样循环的不同保持恒定。如图8的示例性次序所示，通道1始终首先被采样。应理解到，可以选择任何通道作为第一个采样通道，只要该通道针对所有采样循环保持为第一个采样通道。以诸如通道1之类的第一个采样通道开始，对所有N个通道依次进行采样。在一些实施例中，使用随机数生成器来生成每个采样循环之间的通道延迟周期。备选地，可以使用用于生成随机开始号数的任何常规方法。
通过通道延迟周期T对每个通道的采样进行延迟。通过采样循环延迟周期对每个采样循环进行延迟，该采样循环延迟周期表示为某固定周期TD加上随机生成的延迟dX。如图8所示，在第一采样循环(第1轮循)与第二采样循环(第2轮循)之间的采样循环延迟周期为TD+d1，并且在第二采样循环与第三采样循环(未示出)之间的采样循环延迟周期为TD+d2。随机延迟dX的大小和范围可编程为使得满足期望的随机化水平。在一些实施例中，随机延迟dX的大小设定为在固定周期TD的10％内。对于每个特定的触摸面板实现，可编程值可以变化。通过对在K个采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，周期性地确定该通道的电容或表示值。由于采样顺序在每个采样循环之间是相同的，所以在求平均之前无需附加的处理来重新布置通道采样。
图9图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第三随机采样技术。该第三随机采样技术使在对每个通道进行采样之间的通道延迟周期随机化。在第三随机采样技术中，通道的采样顺序随采样循环(轮循)的不同而保持恒定。如图9的示例性次序所示，通道1始终首先被采样。应理解到，可以选择任何通道作为第一个采样通道，只要该通道针对所有采样循环保持为第一个采样通道。以诸如通道1之类的第一个采样通道开始，对所有N个通道依次进行采样。在一些实施例中，使用随机数生成器来生成每个采样循环之间的通道延迟周期。备选地，可以使用用于生成随机开始号数的任何常规方法。
通过通道延迟周期对每个通道的采样进行延迟，该通道延迟周期表示为某固定周期T加上随机生成的延迟dX。通过采样循环延迟周期对每个采样循环进行延迟，该采样循环延迟周期表示为某固定周期TD加上随机生成的延迟dX。在对每M个通道进行采样之后，改变随机延迟dX。在第三随机采样技术中，M小于通道数N。如图9所示，针对第一M个通道应用随机延迟d1。对下一M个通道应用随机延迟d2，该下一M个通道包括采样循环1(第1轮循)中的通道M+1至通道N以及采样循环2(第2轮循)中的通道1至通道2M-N。向采样循环延迟周期的固定部分TD添加在采样循环1中的通道M到采样循环2中的通道2M-N之间应用的随机延迟d2。应理解到，第三随机采样技术中的随机延迟d1和d2的大小可以与第二随机采样技术中的随机延迟d1和d2的大小相同或者可以不与之相同。在一些实施例中，第三随机采样技术中的随机延迟d1和d2的大小小于第二随机采样技术中的随机延迟d1和d2的大小。随机延迟dX的大小和范围可编程为使得满足期望的随机化水平。通过对在K个采样循环上的针对每个通道的采样值求平均，周期性地确定该通道的电容或表示值。由于采样顺序在每个采样循环之间是相同的，所以在求平均之前无需附加的处理来重新布置通道采样。
图10图示了用于对触摸面板的通道进行采样的第四随机采样技术。除了M大于通道数N之外，第四随机采样技术与第三随机采样技术相同。
图11图示了使用非随机采样技术的示例性频率响应。图12图示了除了应用第三或第四随机采样技术之外可与图11相比的频率响应。图11示出了存在于拍频上的噪声激励。图12示出了由第三或第四随机采样技术带来的噪声激励的降低。使用第二随机采样技术可见与图12所示类似的结果。
上面在诸如图2的触摸面板之类的二维阵列的触摸传感器的上下文中描述了随机采样技术。随机采样技术也可以应用于一维阵列的触摸传感器，其中与触摸传感器的行或列不同，测量每个单独的触摸传感器。这种一维应用的例子是将随机采样技术应用于虚拟滑动条和滚轮。
已经按照并入细节的特定实施例描述了本发明，以便于理解本发明的构造和操作的原理。这里对特定实施例及其细节的这种引用并不旨在于将所附权利要求的范围限定于此。本领域技术人员将明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在为说明而选择的实施例中进行各种修改。

Claims (37)

1.一种检测在电容式触摸感应设备上的一个或更多个触摸事件的方法，包括：
a.配置多个通道，每个通道对应于所述电容式触摸感应设备；
b.根据随机化算法，对所述多个通道中的每个通道进行采样；
c.针对每个通道，使用采样数据计算通道电容；以及
d.从针对所述多个通道计算的所述通道电容，确定一个或更多个触摸事件，
其中所述随机化算法包括执行多个采样循环，每个采样循环包括对所述多个通道中的每个通道进行采样，
其中在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变在每个采样循环之间的所述采样循环延迟周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述随机化算法还包括以随机选择的通道开始每个采样循环。
3.根据权利要求2所述的方法，其中按照预定次序对所述多个通道中的每个通道进行采样，每个采样循环开始于所述随机选择的通道，并且对于所述采样循环的其余部分继续按照所述次序进行采样。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述随机化算法还包括随机地选择所述采样循环内的每个通道。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在每个通道采样之间包括通道延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变所述通道延迟周期。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个通道包括N个通道，并且所述随机化算法包括每M个通道采样随机地生成所述通道延迟周期，使得在随机生成新的通道延迟周期并将其应用于下M个通道采样之前，针对M个通道采样的每一个通道采样应用相同的通道延迟周期。
7.根据权利要求6所述的方法，其中M小于N。
8.根据权利要求6所述的方法，其中M大于N。
9.根据权利要求1所述的方法，其中针对每个通道计算所述通道电容包括对来自针对该通道的多个采样循环的所测量的电容求平均。
10.根据权利要求1所述的方法，其中每个通道包括在所述电容式触摸感应设备中的一行触摸传感器或者在所述电容式触摸感应设备中的一列触摸传感器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中噪声分布在所采样的通道的频率响应之中。
12.根据权利要求1所述的方法，其中噪声分布在所述多个通道中的多个通道之中。
13.一种检测在电容式触摸感应设备上的一个或更多个触摸事件的方法，包括：
a.配置多个通道，每个通道对应于所述电容式触摸感应设备；
b.根据随机化算法，对所述多个通道中的每个通道进行采样，使得对每个通道采样，其中对每个通道进行采样包括测量每个通道的电容；
c.执行多个采样循环，其中采样循环包括对所述多个通道中的每个通道进行一次采样；
d.针对每个通道，使用来自针对该通道的多个采样循环的所测量的电容计算通道电容；以及
e.从针对所述多个通道计算的所述通道电容，确定一个或更多个触摸事件，
其中在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变在每个采样循环之间的所述采样循环延迟周期。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述随机化算法包括以随机选择的通道开始每个采样循环。
15.根据权利要求14所述的方法，其中按照预定次序对所述多个通道中的每个通道进行采样，每个采样循环开始于所述随机选择的通道，并且对于所述采样循环的其余部分继续按照所述次序进行采样。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述随机化算法包括随机地选择所述采样循环内的每个通道。
17.根据权利要求13所述的方法，其中在每个通道采样之间包括通道延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变所述通道延迟周期。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述多个通道包括N个通道，并且所述随机化算法包括每M个通道采样随机地生成所述通道延迟周期，使得在随机生成新的通道延迟周期并将其应用于下M个通道采样之前，针对M个通道采样的每一个通道采样应用相同的通道延迟周期。
19.根据权利要求18所述的方法，其中M小于N。
20.根据权利要求18所述的方法，其中M大于N。
21.根据权利要求13所述的方法，其中噪声分布在所采样的通道的频率响应之中。
22.根据权利要求13所述的方法，其中噪声分布在所述多个通道中的多个通道之中。
23.根据权利要求13所述的方法，其中针对每个通道计算所述通道电容包括对来自针对该通道的多个采样循环的所测量的电容求平均。
24.根据权利要求13所述的方法，其中每个通道包括在所述电容式触摸感应设备中的行传感器或者在所述电容式触摸感应设备中的列传感器。
25.一种用于检测在触摸面板上的一个或更多个触摸事件的装置，包括：
a.电容式触摸感应设备，包括多个通道，每个通道包括触摸传感器；
b.处理器，配置成实现随机化算法；以及
c.测量电路，耦合到所述电容式触摸感应设备并且耦合到所述处理器，其中所述测量电路配置成根据所述随机化算法对所述多个通道中的每个通道进行采样，
其中所述处理器配置成从所述测量电路接收采样数据，使用所接收到的采样数据针对每个通道计算通道电容，并且从针对所述多个通道计算的所述通道电容确定一个或更多个触摸事件，
其中所述随机化算法包括执行多个采样循环，每个采样循环包括对所述多个通道中的每个通道进行采样，
其中在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变在每个采样循环之间的所述采样循环延迟周期。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述随机化算法还包括以随机选择的通道开始每个采样循环。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述处理器和所述测量电路配置成使得按照预定次序对所述多个通道中的每个通道进行采样，每个采样循环开始于所述随机选择的通道，并且对于所述采样循环的其余部分继续按照所述次序进行采样。
28.根据权利要求25所述的装置，其中所述随机化算法还包括随机地选择所述采样循环内的每个通道。
29.根据权利要求25所述的装置，其中在每个通道采样之间包括通道延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变所述通道延迟周期。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述多个通道包括N个通道，并且所述随机化算法包括每M个通道采样随机地生成所述通道延迟周期，使得在随机生成新的通道延迟周期并将其应用于下M个通道采样之前，针对M个通道采样的每一个通道采样应用相同的通道延迟周期。
31.根据权利要求30所述的装置，其中M小于N。
32.根据权利要求30所述的装置，其中M大于N。
33.根据权利要求25所述的装置，其中所述处理器配置成通过对来自针对每个通道的多个采样循环的所测量的电容求平均来计算针对该通道的通道电容。
34.根据权利要求25所述的装置，其中每个通道包括在所述电容式触摸感应设备中的行传感器或者在所述电容式触摸感应设备中的列传感器。
35.根据权利要求25所述的装置，其中所述电容式触摸感应设备包括二维触摸面板。
36.根据权利要求25所述的装置，其中所述电容式触摸感应设备包括一维虚拟滑动条。
37.一种用于检测在触摸面板上的一个或更多个触摸事件的装置，包括：
a.电容式触摸感应设备，包括多个通道，每个通道包括触摸传感器；
b.处理器，配置成实现随机化算法；以及
c.测量电路，耦合到所述电容式触摸感应设备并且耦合到所述处理器，其中所述测量电路配置成根据所述随机化算法对所述多个通道中的每个通道进行采样，使得对每个通道采样并且执行多个采样循环，其中对每个通道采样包括测量每个通道的电容，其中采样循环包括对所述多个通道中的每个通道进行一次采样，
其中所述处理器配置成从所述多个采样循环接收所测量的电容数据，使用所接收到的所测量的电容数据针对每个通道计算通道电容，并且从针对所述多个通道计算的所述通道电容确定一个或更多个触摸事件，
其中在每个采样循环之间包括采样循环延迟周期，并且其中所述随机化算法包括随机地改变在每个采样循环之间的所述采样循环延迟周期。
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