CN103226406B - 触摸屏输入/输出设备技术 - Google Patents

Abstract

一种用于操作触摸屏输入/输出设备的状态机实现的方法，包括由扫描逻辑确定来自触摸传感器的电荷等级。由模数转换器将来自触摸传感器的电荷等级转换为数字电荷数据。由感测逻辑从数字电荷数据检测可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据。由阈值管理逻辑将可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据与预先确定的限度加以比较，以确定满足预先确定的准确度等级的触摸事件和位置。

Description

触摸屏输入/输出设备技术

背景技术

计算系统对于现代社会的进步做出了重大的贡献，并且被利用在许多应用程序中以实现有利的结果。为数众多的设备，诸如桌面个人计算机（PC）、膝上型PC、平板PC、上网本、电子阅读器、智能电话、服务器等等，促进了在娱乐、教育、商务和科学的大部分领域中的通信和数据分析的生产效率的提高和成本的降低。许多计算系统的一个共同方面是触摸屏输入/输出界面（interface）。触摸屏输入/输出界面包括显示器和覆盖于显示器上的触摸传感器。显示器通常可以是阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子、发光二极管（LED）等类型的显示器。利用显示器来向用户显示诸如字母数字字符、图标、指针、图片、图形、图示等项目。触摸传感器通常可以为电阻式、电容式、表面声波式触摸传感器。利用触摸传感器检测触摸屏输入/输出界面上的由用户进行的局部激活（例如触摸）。在许多情况下，由触摸传感器所检测到的局部激活与显示器上的一个或多个项目相对应。例如，对于应用程序，显示器可输出图形用户界面，包括多个可选的按钮。用户对显示器上给定按钮的触摸可作为相应的用户输入而输入到应用程序。触摸屏输入/输出设备因而使用户能够与所显示的内容直接地交互，而非通过另一个输入/输出设备诸如指向设备或导航键来间接地交互。

参照图1，其示出了根据常规技术的示例性计算设备。计算设备100包括一个或多个处理器105，其可通信地耦合至一个或多个存储器110；以及一个或多个包括触摸屏输入/输出设备115-130的外围设备。应予以理解的是，计算设备100通常包括大量的其他设备、部件、外围设备、通信总线、以及子系统，诸如芯片集（例如，北桥和南桥）、易失性和非易失性存储器、网络接口等等。这些设备由于在本领域中是公知的并且与对本技术的实施例的理解无关，因而未加以示出和讨论。

触摸屏输入/输出设备115-130包括显示器115和覆盖于显示器115上的触摸传感器120。显示器115通过其相应的显示器控制模块125可通信地耦合至一个或多个处理器105。触摸传感器120通过其相应的触摸传感器控制模块130可通信地耦合至一个或多个处理器105。触摸控制模块130包括扣回（deducted）处理器。应予以理解的是，显示器115、显示器控制模块125、触摸传感器120和触摸控制模块130可实现为外部的外围设备，可实现为内部的外围设备，或者任意其他组合。显示器控制模块将视频数据转换为串行比特流。触摸控制模块检测触摸事件和触摸事件在触摸传感器上的位置。通常地，触摸位置被确定为基于x-y坐标的位置。

触摸屏输入/输出界面在诸如智能电话、手持游戏系统、膝上型PC、平板PC、上网本、电子阅读器等计算设备中变得日益更加受欢迎。随着触摸屏输入/输出界面的使用的持续增长，对于改进显示器子系统、触摸传感器子系统和/或触摸屏输入/输出界面子系统有着持续的需求。

发明内容

可参照下面的用来示出面向触摸屏输入/输出设备技术的本技术的实施例的说明和附图，来最好地理解本技术。

在一个实施例中，触摸屏输入/输出设备包括覆盖于显示器上的触摸传感器。状态机实现的触摸控制模块可通信地耦合在触摸传感器和通用处理单元之间。在一个实现方案中，状态机实现的触摸控制模块包括可通信地耦合至触摸传感器的扫描逻辑。模数转换器可通信地耦合至该扫描逻辑。感测逻辑可通信地耦合至模数转换器。阈值管理逻辑可通信地耦合在感测逻辑和通用处理单元之间。在一个实现方案中，通用处理单元执行计算设备可执行指令以实现可通信地耦合至阈值管理的区域检测功能。通用处理单元还执行计算设备可执行指令以实现可通信地耦合至区域检测功能和一个或多个操作系统驱动程序的智能检测功能。通用处理单元还执行计算设备可执行指令以实现可通信地耦合至智能检测功能的指针管理功能。

提供了该概要来以简化的形式介绍概念的选择，所述概念在下面的详细说明中被进一步描述。该概要并非意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非意在用来限定所要求保护的主题的范围。

附图说明

本技术的实施例以示例而非限制的方式在附图图形中示出，其中相似的参考数字指代类似的元件并且其中：

图1示出了根据常规技术的示例性计算设备的框图。

图2示出了根据本技术的一个实施例的计算设备的框图。

图3示出了根据本技术的一个实施例的、更详细的表示计算设备的触摸传感器、触摸传感器控制模块和处理器205的框图。

图4示出了根据常规技术的、更详细的表示计算设备的触摸传感器、触摸传感器控制模块和处理器的框图。

具体实施方式

现在将对本技术的实施例进行详细参考，其示例在附图中示出。尽管本技术将结合这些实施例加以描述，但应理解的是，它们并不意图将本发明限定于这些实施例。相反地，本发明意在覆盖可能包括在由附带的权利要求所定义的发明范围内的替代、修改和等同物。此外，为了充分理解本技术，在下面的对本技术的详细说明中阐述了大量的特定细节。然而，应予以理解的是，本技术可以在不包括这些特定细节的情况下得以实现。在其他示例中，对公知的方法、过程、部件和电路未进行详细描述，以避免对本技术的各方面造成不必要的混淆。

接下来，本技术的一些实施例依照例程、模块、逻辑块以及其他对一个或多个电子设备内数据的操作的象征性表示的形式进行呈现。该说明和表示是由本领域的技术人员所使用的手段，以最有效地将其工作的实质传达给本领域的其他技术人员。一般地，在本文中，例程、模块、逻辑块和/或其他类似物，被设想为得出期望结果的进程或指令的自洽序列。进程是指那些包括对物理量的物理操纵的进程。通常，虽然不是必要地，这些物理操纵采取能够在电子设备中存储、转移、对比和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。为了方便起见，且出于共同使用的原因，关于本技术的实施例，这些信号称为数据、比特、值、元素、符号、字符、术语、数字、字符串和/或类似用语。

然而，应牢记的是，所有这些术语将参照物理操纵和物理量来解释并且仅仅是便捷标签，且将进一步考虑本领域通用的术语进行解释。除非特别声明，否则在下面的论述中很明显，应意识到贯穿对本技术的论述，利用诸如“接收”和/或类似术语的论述，是指诸如电子计算设备的电子设备的动作和进程，所述电子设备操纵和转化数据。数据表示为在电子设备的逻辑电路、寄存器、存储器和/或类似物内的物理（例如：电子）量，并被转化为其他数据，所述其他数据被类似地表示为电子设备内的物理量。

在该申请中，反意连词的使用意在包括连词。定冠词或不定冠词的使用并非意在指示数量（cardinality）。具体来说，提到“所述”对象或“一个”对象，也意在表示可能的多个这种对象中的一个。同样应予以理解的是，本文所使用的措辞和术语是用于说明的目的并且不应被视为限定。

参照附图2，示出了根据本技术的一个实施例的计算设备。该计算设备200包括一个或多个处理器205，其可通信地耦合至一个或多个存储器210；以及一个或多个包括触摸屏输入/输出设备215-235的外围设备。计算设备通常还包括大量的其他设备、部件、子系统、外围设备和/或类似物，其对理解本技术的实施例并不是必须的，因而本文未进行论述。

触摸屏输入/输出设备215-235包括显示器215和覆盖于显示器215上的触摸传感器220。显示器215通过其相应的显示器控制模块225可通信地耦合至一个或多个处理器205。触摸传感器220通过其相应的触摸传感器控制模块230可通信地耦合至一个或多个处理器205。触摸传感器控制模块230作为状态机实现。应予以理解的是，显示器215、显示器控制模块225、触摸传感器220和触摸传感器控制模块230可实现为外部的外围设备，或者可实现为内部的外围设备。应予以进一步理解的是，显示器215、显示器控制模块225、触摸传感器220和触摸传感器控制模块230可以通过许多其他方式来实现。例如，触摸传感器220和显示器215可实现为外部的外围设备，并且显示器控制模块225和触摸控制模块230可与计算设备200的其他子系统集成在一起来内部地实现。

显示器控制模块225在同步的视频显示信号中将视频数据转换为串行比特流输出。触摸传感器220可以为电阻式、电容式、表面声波式或类似的面板。在电容式触摸传感器中，对象诸如用户的手指，改变传感器的局部电容。触摸传感器控制模块230可以从电容的变化间接确定触摸事件以及该触摸的位置。在一个实现方案中，触摸传感器控制模块230通过扫描布置在行列矩阵中的经充电元件的阵列来确定电容。触摸传感器控制模块230确定触摸传感器的每行与列的交叉点的电容。类似地，在电阻式触摸传感器220中，跨电阻元件矩阵的电场的变化得到确定。通常地，触摸位置被确定为基于x-y坐标的位置。

现在参照图3，示出了根据本技术的一个实施例的、计算设备的触摸传感器220、触摸传感器控制模块230和处理器205的更详细的表示。触摸传感器控制模块230可包括扫描逻辑305、模数转换器310、感测逻辑315和阈值管理逻辑320。因此，该触摸模块230是状态机，并且不包括专用处理器。

扫描逻辑305可通信地耦合至触摸传感器面板220和模数转换器310。扫描逻辑305沿着列与行的网格来控制电容元件的感测，以跨串行端口接口（SPI）对模数转换器310提供电荷等级。模数转换器310针对每个触摸传感器扫描间隔，将电荷等级转换为与触摸传感器的电容表面有关的数字电荷数据。感测逻辑315针对每个触摸传感器扫描间隔，检测可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据。阈值管理320将该可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据与预先确定的限度加以比较，以确定满足预先确定的准确度等级的触摸事件和位置。因此，状态机完成最小的处理以传送可靠的触摸事件和位置信息。

通用处理器205执行计算设备可执行指令集以实现区域检测实用程序（utility）325、智能检测实用程序330、指针管理实用程序335、一个或多个操作系统驱动程序340、一个或多个应用程序编程接口345、操作系统、一个或多个用户模式应用程序、和/或类似物。操作系统驱动程序340接收指示有效触摸事件和该有效触摸事件的x-y坐标的信息。操作系统驱动程序340可以通过相应的应用程序编程接口345将有效触摸事件及其x-y坐标转换为对一个或多个用户应用程序的适当的输入。

相比较而言，图4示出了根据常规技术的计算设备100的触摸传感器120、触摸传感器控制模块130和处理器105的更详细的表示。触摸传感器控制模块130可包括扫描逻辑405、模数转换器（ADC）410和专用处理器（例如，微控制器、嵌入式处理器）415。扫描逻辑405可通信地耦合至触摸传感器面板120和模数转换器410。扫描逻辑405沿着列与行的网格来控制电容元件的感测，以跨串行端口接口（SPI）对模数转换器410提供电荷等级。模数转换器410针对每个触摸传感器扫描间隔，将电荷等级转换为与触摸传感器的电容表面有关的数字电荷数据。专用处理器415跨串行端口接口（SPI）从模数转换器410接收用于触摸传感器的数字电荷数据。专用处理器415针对每个触摸传感器扫描间隔，将该数据转换为触摸事件和位置信息。专用处理器415提供事件检测、区域检测、追踪、噪声消除以及其他通信/调度功能。在一个实现方案中，触摸传感器控制模块130的专用处理器415可以是32位的微控制器。该专用处理器可包括感测逻辑420、区域检测逻辑425、区域列表数据430、智能检测逻辑435以及指针管理440。

通用处理器105执行计算设备可执行指令集以实现一个或多个操作系统（OS）驱动程序445、一个或多个应用程序编程接口（API）450、操作系统、一个或多个用户模式应用程序、和/或类似物。操作系统驱动程序445接收指示有效触摸事件和该有效触摸事件的x-y坐标的信息。操作系统驱动程序445可以通过相应的应用程序编程接口450将有效触摸事件以及其x-y坐标转换为对一个或多个用户应用程序的适当的输入。

再次参照图3，触摸屏控制模块320的状态机实现方案适用于消除不满足预先确定的准确度等级的可能的触摸事件和位置。因此，状态机传送可靠的触摸数据，而对于实质上可能不准确的数据，则并不唤醒通用处理器205。实施例因此针对触摸传感器控制模块230消除了很多耗时且计算繁重的处理任务，并将其推送至通用处理器205。然后操作系统可决定来自触摸屏输入/输出设备的结果需要多快和多准确，并且将对任务应用必要数量的处理资源。可随着操作系统的更新来有利地完成对于触摸屏性能的配置、微调和更新，并且很少或几乎不需要更改触摸屏控制模块230中的任何固件。通过在触摸传感器控制模块230中消除对专用处理器的需要，运行微控制器所需要的其他部件如易失性存储器、非易失性存储器、时钟、功率调节器等等，也可以省去。因此，可以降低触摸屏输入/输出设备的价格。另外，与专用处理器相比，状态机实施数据扫描要求更低的功率。此外，通用处理器205与操作系统已经在运行并且通常实施很多其他任务。与已经在系统中运行的其他任务相比，通用处理单元205中的触摸检测特定任务所要求的额外的功率是相对很少的。降低的功率有利地延长了电池供电设备诸如智能电话、便携式游戏控制台等等的操作时间。

已出于示例和说明的目的来对前述本技术的特定实施例的前述说明加以呈现。其并非意在穷举或意在将本发明限定在所公开的精确形式，并且明显地，根据上述的教导可进行很多修改和变形。实施例被选择和描述以最好地解释本技术的原理及其实际应用，从而使其他的本领域技术人员能够采用各种适合于特定预期用途的修改来最好地利用本计数和各种实施例。本发明的范围意在由对此所附的权利要求和其等同物所定义。

Claims (6)

1.一种触摸屏输入/输出设备，包括：

覆盖于显示器上的触摸传感器；

状态机实现的触摸控制模块，其可通信地耦合在所述触摸传感器和通用处理单元之间，包括：

可通信地耦合至所述触摸传感器的扫描逻辑；

可通信地耦合至所述扫描逻辑的模数转换器；

可通信地耦合至所述模数转换器的感测逻辑；以及

可通信地耦合在所述感测逻辑与所述通用处理单元之间的阈值管理，

其中，所述扫描逻辑进行扫描，以确定来自所述触摸传感器的电荷等级；

所述模数转换器将所述电荷等级转换为数字电荷数据；

所述感测逻辑检测可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据；

所述阈值管理将所述可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据与预先确定的限度加以比较，以确定满足预先确定的准确度等级的触摸事件和位置，

其中，所述通用处理单元配置为检测与所确定的触摸事件和位置相关联的区域，并配置为基于所检测到的与所确定的触摸事件和位置相关联的区域来管理指针功能，以及配置为将与所确定的触摸事件和位置相关联的区域上的信息转换成输入。

2.一种触摸屏输入/输出方法，包括：

由状态机实现的触摸传感器控制模块进行扫描，以确定来自触摸传感器的电荷等级；

由状态机实现的触摸传感器控制模块将所述电荷等级转换为数字电荷数据；

由状态机实现的触摸传感器控制模块从所述数字电荷数据检测可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据；以及

由状态机实现的触摸传感器控制模块将所述可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据与预先确定的限度加以比较，以确定满足预先确定的准确度等级的触摸事件和位置；

由在外部通用处理单元上执行的一个或多个计算设备可执行指令集检测与所确定的触摸事件和位置相关联的区域；

由在所述外部通用处理单元上执行的所述一个或多个计算设备可执行指令集基于所检测到的与所确定的触摸事件和位置相关联的区域来管理指针功能，以及

由在所述外部通用处理单元上执行的所述一个或多个计算设备可执行指令集实现操作系统驱动程序和应用程序可编程接口，并且所述操作系统驱动程序将与所确定的触摸事件和位置相关联的区域上的信息转换成对所述应用程序可编程接口的输入。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：由所述触摸传感器控制模块的扫描逻辑进行扫描，以确定来自所述触摸传感器的所述电荷等级。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：由所述触摸传感器控制模块的模数转换器将所述电荷等级转换为所述数字电荷数据。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：由所述触摸传感器控制模块的感测逻辑从所述数字电荷数据检测所述可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据。

6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：由所述触摸传感器控制模块的阈值管理将所述可能的触摸事件和可能的触摸事件位置数据与预先确定的限度加以比较，以确定满足所述预先确定的准确度等级的触摸事件和位置。